[发明专利]一种基于复数网络表达的点云特征提取方法及装置

权利要求书

1.一种基于复数网络表达的点云特征提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、点云预处理；

S2、卷积操作层构建；

S3、模值计算；

S4、特征后处理。

2.根据权利要求1所述的一种基于复数网络表达的点云特征提取方法，其特征在于，所述的步骤S1、点云预处理中，需要将输入点云表示为两部分：实数表达部分与虚数表达部分，可由多种方式获取，例如希尔伯特变换，或用傅里叶变换指数表达等。

3.根据权利要求2所述的一种基于复数网络表达的点云特征提取方法，其特征在于，所述的希尔伯特变化，如公式(1)所示，

其中，该公式表示物理可实现信号都是实信号，实信号的频谱具有共轭对称性，即正负频谱的幅度相同，相位相反，如果只取信号的正频部分的复数表达p(t)，则p(t)是点云信号s(t)的解析表示；且H[s(t)]称为点云信号s(t)的希尔伯特变换；因此，通过输入点云信号s(t)，根据公式(1)可以计算出其虚数部分，

然后即可获取到点云复数表达p(t)的实数与虚数表达部分：s(t)与H[s(t)]。

4.根据权利要求1所述的一种基于复数网络表达的点云特征提取方法，其特征在于，所述的步骤S2、卷积操作层构建中，对复数表达的点云分别进行复数卷积操作运算。

5.根据权利要求4所述的一种基于复数网络表达的点云特征提取方法，其特征在于，S2、卷积操作层构建具体为：

首先，定义复数卷积核，如公式(2)所示，其中A为实部的卷积核，B为虚部的卷积核；

W＝A+iB (2)

然后，定义完复数卷积核，我们将从S1获取到的点云复数表达简化表达为公式(3)所示，其中x与y分别是点云的实部与虚部；

f＝x+iy (3)

因此，点云的复数卷积过程则定义为公式(4)；对应来讲，实数卷积后结果X是实数部分的卷积与虚数部分卷积之差，如公式(5)所示，而虚数卷积后的结果Y是虚数部分卷积与实数部分卷积之和，如公式(6-1)所示；简单起见，设计虚部部分的特征提取如公式(6-2)所示，可减少计算量的同时，得到不错的效果；与6-1仅区别于输入与卷积核权值的不同；卷积核的大小及输出由具体任务而定，可以设置一层或多层迭代模式，旨在输出需要的输出的特征大小；

W*f＝(A*x-B*y)+i(B*x+A*y) (4)

X＝(A*x-B*y) (5)

Y＝(B*x+A*y) (6-1)

Y＝(A*x+B*y) (6-2)。

6.根据权利要求1所述的一种基于复数网络表达的点云特征提取方法，其特征在于，所述的步骤S3、模值计算中，整体点云复数特征的计算，具体为模值的计算。

7.根据权利要求6所述的一种基于复数网络表达的点云特征提取方法，其特征在于，所述的步骤S3、模值计算中模值计算具有为；

用于将S2提取出的点云复数特征变为一个全局特征表达，模值计算有多种方式，可以使用虚数与实数的平方和求开方获得，如公式(7)所示，计算后的特征为F；这里由于开方操作可能导致网络不可导，因此简化为使用卷积操作来模拟公式(7)；

8.根据权利要求1所述的一种基于复数网络表达的点云特征提取方法，其特征在于，所述的步骤S4、特征后处理中，点云特征后处理方式，获取最终全局点云复数表达。

9.一种基于复数网络表达的点云特征提取装置，用于运行或实现权利要求1-8任意一项所述的基于复数网络表达的点云特征提取方法。