[发明专利]区域中心签名点云局部特征描述子的构建及配准方法

权利要求书

1.区域中心签名点云局部特征描述子的构建方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1：给定点云数据的任意一个查询点，以该查询点为中心、特征向量为坐标轴建立局部坐标系；

步骤2：根据上述查询点局部邻域形成的局部支撑面，构建一个球形包围盒，按照径向、方位角、仰角方向将球形包围盒划分为若干区域；

步骤3：提取步骤2所述的每一个区域的局部信息并有序串接，组成区域中心签名描述子。

2.根据权利要求1所述的区域中心签名点云局部特征描述子的构建方法，其特征在于，所述步骤1具体按照以下步骤实施：

步骤1.1:给定查询点，以点P为中心，r为半径，搜索查询点P的最近邻域，记为{P₁,P₂...P_i...P_n}，作为局部支撑面S^p；

步骤1.2:计算查询点P和邻域点P_i组成的协方差矩阵，根据邻域点P_i到查询点P的欧氏距离d_i给协方差矩阵赋予权重w，组成加权协方差矩阵M，如式(1)、式(2)和式(3)所示：

d_i＝||p_i-p|| (3)

式(1)、(2)、(3)中，d_i表示邻域点P_i到查询点P的欧氏距离；w表示权重；

步骤1.3：对加权协方差矩阵M特征值分解并按从大到小的顺序排序，得到{λ₁＞λ₂＞λ₃}，将λ₁对应的特征向量V₁定义为X轴，将λ₃对应的特征向量V₃定义为Z轴；

步骤1.4对X轴和Z轴消除歧义，如式(4)、式(5)和式(6)所示：

式(4)、(5)、(6)中，代表局部支撑面中邻域点在X轴正方向的点数，代表邻域点在X轴负方向的点数；

通过式(4)、(5)、(6)对Z轴消除歧义；

步骤1.5:由Z轴叉乘X轴得到Y轴，然后建立局部坐标系。

3.根据权利要求1所述的区域中心签名点云局部特征描述子的构建方法，其特征在于，所述步骤2具体按照以下步骤实施：

步骤2.1:基于查询点P局部邻域形成的局部支撑面S^p和局部坐标系LRF构建球形包围盒；

步骤2.2:将球形包围盒沿径向方向均匀划分为k个主区域，即k个嵌套球体，对于每个主区域，步骤1建立的局部坐标系将其划分为8个象限；

步骤2.3：对于第1主区域的8个象限均沿方位角、仰角划分为4个子区域，方位角和仰角均为π/4，则第1主区域划分为32个子区域；第2主区域8个象限均沿方位角、仰角为π/6、π/3方向划分为9个子区域，则第2主区域划分为72个子区域；对于第l主区域的8个象限均沿方位角、仰角为θ的方向划分为(l+1)²个子区域，θ定义如式(7)所示：

式(7)中，{0＜l＜k}，l代表主区域次序，且为正整数，则当前主区域划分为8·(l+1)²个子区域；

步骤2.4：将k个主区域均按步骤2.3划分，球形包围盒划分的子区域数量可表示为式(8)：

式(8)中，l表示主区域次序，l为正整数，k表示主区域数量。