專利名稱：基于分步三維空間-特征域映射的點云直線特征提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于分步三維空間-特征域映射的點云直線特征提取方法，它是空間點云處理及三維對象特征提取的一種方法，具體涉及一種空間點云直線的提取方法，從而方便實現(xiàn)對目標相對姿態(tài)的測量，屬于三維測量及計算機視覺技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
三維點云數(shù)據(jù)的獲取技術(shù)已經(jīng)比較成熟，常見的方法有基于雙目立體視覺獲取高精度點云信息、通過激光掃描方式快速獲得對象的點云信息，以及其他的三維點云獲取技術(shù)。眾多三維對象中，直線是常見的重要的特征，利用直線特征，可以直接實現(xiàn)點云目標的基本結(jié)構(gòu)探測、姿態(tài)變化測量、固定長度度量等。常見的直線特征提取方法是對空間局部點云直接進行空間直線擬合，將每個特征點計算所得直線參數(shù)在參數(shù)空間累加器計數(shù)，最終根據(jù)累加結(jié)果確定直線分布。但結(jié)果精度受特征點云的直線寬度、累加器分割方法等影響較大。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明提出了一種在特征點云中提取直線特征的方法，通過分步的三維空間-特征域映射分別將直線的方向與位置探測出來，從而對特征點云實現(xiàn)初步的理解，對后期的姿態(tài)測量與點云目標識別有重要意義。技術(shù)方案要從所給的特征點云中識別空間直線，本發(fā)明提供了一種基于分步三維空間-特征域映射的點云直線特征提取方法，用于從特征點云中探測存在的直線結(jié)構(gòu)，從而加深對三維點云數(shù)據(jù)的理解。
ABC首先介紹直線的表達，一條直線的一般表達形式為；7^=二=^ = &且向
X-Q X-D X-C ，
量(A, B, C)表不了直線的空間方向,但該表達式中有6個參數(shù),實際上一條直線的自由度為4，因此還有兩個約束條件存在。若用一般形式的直線方程表達式，數(shù)據(jù)處理會比較復(fù)雜。使用更有效的空間直線表示方法，用四個參數(shù)(a，0，P，0)即可完整表示直線，其中表示直線從(1，0，0)到所處方向經(jīng)過的經(jīng)緯方向的角度，P，9為直線延a，^方向投影后在目標平面的極坐標信息?！N基于分步三維空間-特征域映射的點云直線特征提取方法，主要適用于從三維點云中提取直線特征，該方法運用了 Hough變換原理，分步對點云直線特征進行提取。首先對每個點進行鄰域搜索，并用鄰域點集確定某點的空間方向，通過在參數(shù)空間觀察指向分布找出可能存在的直線方向。將原始點云按照提取的直線方向投影，在二維平面直線上的點理論上會匯聚于一個區(qū)域內(nèi)，對投影點借用近鄰函數(shù)準則算法原理進行分析，估計直線的投影點，從而得到各直線的全部參數(shù)。本發(fā)明基于分步三維空間-特征域映射的點云直線特征提取方法，該方法具體步驟為
步驟一特征點云中某點鄰域的確定。首先用KD-TREE算法構(gòu)建全體點云的結(jié)構(gòu)樹，根據(jù)點云的坐標分布將原始點云細分到不同區(qū)域，由于細分過程是基于坐標信息的，可直接根據(jù)區(qū)域地址信息實現(xiàn)最近點的搜索，以大幅提高搜索速度?？焖贅?gòu)建出指定點的臨近點集。步驟二 特征點云中某點方向的確定。某點方向的確定要根據(jù)該點鄰域的點云的坐標分布來確定。如果某點屬于直線特征，使用用鄰域點集與該點坐標差所得向量表示。其鄰域點集提供的方法如下
權(quán)利要求
1.基于分步三維空間-特征域映射的點云直線特征提取方法，其特征在于該方法具體步驟如下 步驟一特征點云中某點鄰域的確定；首先用KD-TREE算法構(gòu)建全體點云的結(jié)構(gòu)樹，根據(jù)點云的坐標分布將原始點云細分到不同區(qū)域，由于細分過程是基于坐標信息的，直接根據(jù)區(qū)域地址信息實現(xiàn)最近點的搜索，以大幅提高搜索速度，快速構(gòu)建出指定點的臨近點集; 步驟二 特征點云中某點方向的確定；某點方向的確定要根據(jù)該點鄰域的點云的坐標分布來確定，如果某點屬于直線特征，使用用鄰域點集與該點坐標差所得向量表示；其鄰域點集提供的方法如下 計算點集
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于分步三維空間-特征域映射的點云直線特征提取方法，其特征在于步驟四所述的點云簇類分割方法，其具體實現(xiàn)過程如下 I :計算特征點云總數(shù)n ； 2:計算點云的平均距離d; 3:建立點云的相關(guān)矩陣
全文摘要
一種基于分步三維空間-特征域映射的點云直線特征提取方法，它主要適用于從三維點云中提取直線特征，方便目標相對姿態(tài)的測量，屬于三維測量和機器視覺技術(shù)領(lǐng)域，共有六大步驟。該方法運用了Hough變換原理，分步對點云直線特征進行提取。首先對每個點進行鄰域搜索，并用鄰域點集確定某點的空間方向，通過在參數(shù)空間觀察指向分布找出可能存在的直線方向。將原始點云按照提取的直線方向投影，在二維平面直線上的點理論上會匯聚于一個區(qū)域內(nèi)，對投影點借用近鄰函數(shù)準則算法原理進行分析，估計直線的投影點，從而得到各直線的全部參數(shù)。
文檔編號G06F19/00GK102750449SQ20121021077
公開日2012年10月24日 申請日期2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月20日
發(fā)明者姜宏志, 李偉, 李旭東, 趙慧潔 申請人:北京航空航天大學(xué)