一种激光点云配准方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112017219A(43)申请公布日2020.12.01(21)申请号202010187764.1(22)申请日2020.03.17(71)申请人湖北亿咖通科技有限公司地址430056湖北省武汉市经济开发区神龙大道18号太子湖文化数字产业园创谷启动区C101号(72)发明人鲁荣荣林宝尉(74)专利代理机构北京智汇东方知识产权代理事务所(普通合伙)11391代理人康正德(51)Int.Cl.G06T7/33(2017.01)权利要求书3页说明书11页附图9页(54)发明名称一种激光点云配准方法(57)摘要本发明提供了一种激光点云配准方法，通过对两帧待配准的源三维点云和目标三维点云分别进行降采样并分割出非地面点云后，提取对应源三维点云和目标三维点云的局部特征的源局部特征和目标局部特征并进行特征匹配，进而基于匹配结果估计所述源三维点云相对于所述目标三维点云的位姿变换，得到源三维点云和目标三维点云之间的位姿变换矩阵完成对源三维点云和目标三维点云的配准。基于本发明提供的激光点云配准方法，通过对源三维点云和目标三维点云进行降采样，可以在减小计算压力的同时保留原始点云的信息，提高后续特征的稳定性。并且，基于非地面点云的关键点提取源三维点云和目标三维点云的局部特征，可以有效提升两帧三维点云的配准精度。CN112017219ACN112017219A权利要求书1/3页1.一种激光点云配准方法，包括：获取两帧待配准的激光三维点云，分别记为源三维点云和目标三维点云；对所述源三维点云和目标三维点云分别进行降采样并分割出地面点云和非地面点云，以基于各自地面点云的法向量和非地面点云中的关键点分别获取所述源三维点云和目标三维点云的局部特征，记为源局部特征和目标局部特征；对所述源局部特征和目标局部特征进行特征匹配；根据特征匹配结果估计所述源三维点云相对于所述目标三维点云的位姿变换，得到所述源三维点云和目标三维点云之间的位姿变换矩阵。2.根据权利要求1所述的方法，其中，对于所述源三维点云和目标三维点云中的任意一组三维点云，均执行以下获取三维点云的局部特征的步骤，以分别得到所述源三维点云和目标三维点云的源局部特征和目标局部特征：对所述三维点云进行降采样，得到所述三维点云的降采样三维点云；从所述降采样三维点云中分割出地面点云和非地面点云；估算所述地面点云的法向量；提取所述非地面点云的关键点，以所述法向量为主轴建立圆柱坐标系下的水平投影距离和垂直投影分量，基于所述水平投影距离和垂直投影分量计算每个关键点的二维矩阵；计算每个所述关键点的反射率直方图向量；对所述二维矩阵和反射率直方图向量进行归一化，基于归一化后的二维矩阵和反射率直方图向量得到所述三维点云的局部特征。3.根据权利要求2所述的方法，其中，对所述三维点云进行降采样，得到所述三维点云的降采样三维点云，包括：获取所述三维点云中的边界坐标点；其中，所述边界坐标点包括：以激光雷达发射点为原点所建立的三维空间坐标系中，处于各维度的边界的坐标点；基于所述边界坐标点构建可将所述三维点云包含在内的长方体空间；将所述长方体空间离散为多个大小相同的立方体；对于每个所述立方体，获取所述三维点云中位于所述立方体的空间内的至少一个第一选取点，并计算所有所述第一选取点的几何重心，将该立方体的空间中与所述几何重心最近的第一选取点作为降采样后的点；将得到的每个立方体的降采样后的点保存到新的三维点云中，得到所述三维点云的降采样三维点云。4.根据权利要求2所述的方法，其中，从所述降采样三维点云中分割出地面点云和非地面点云，包括：从所述降采样三维点云中任取多组预设数量的不共线的第二选取点；分别基于每组所述预设数量的第二选取点确定多个平面；对于任意一组所述不共线的第二选取点，计算所述降采样三维点云中的每个第二选取点到所述平面的距离，并统计距离在设定距离范围内的第二选取点的数量，将满足所述距离约束的第二选取点作为该组第二选取点中的内点；在所述多个平面中选取内点数最多的平面作为地面，将所述地面的内点构成的点云作为地面点云；2CN112017219A权利要求书2/3页识别所述降采样三维点云中除所述地面点云之外的第三选取点，并以所述第三选取点构建非地面点云。5.根据权利要求2所述的方法，其中，估算所述地面点云的法向量，包括：计算如下协方差矩阵M，其中，|G|表示所述地面点云中包括的三维点的个数，q表示所述地面点云G中的一个三维点，表示所述三维点云中包括的三维点的几何重心；对所述协方差矩阵M进行特征值分解得到多个特征值，将所述多个特征值中最小的特征值对应的特征向量作为所述地面点云的法向量。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，提取所述非地面点云的关键点，包括：利用关键点检测算