申请/专利权人：深圳大学

申请日：2023-12-22

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN117437269B

主分类号：G06T7/33

分类号：G06T7/33;G06T7/73;G06T7/66;G06T19/20;G06F17/16

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2024.02.09#实质审查的生效;2024.01.23#公开

摘要：本发明公开了一种树木点云非刚性配准方法及相关设备，所述方法包括：提取树木待配准点云和目标点云的点云骨架，识别树冠部分和树干部分，去除树冠部分点云，保留树干部分点云，得到待配准树干点云和目标树干点云；根据待配准树干点云和目标树干点云的点坐标和重心坐标，将点云平移到以重心为原点的坐标系中；使用点云法向计算协方差矩阵，以最小特征值向量作为树干点云的生长方向，完成生长方向轴对齐；计算待配准树干点云进行缩放、翻转和偏航旋转后的均方根误差，根据最小均方根误差对应旋转方案对待配准树干点云再次进行缩放、旋转和偏航旋转，以完成点云粗配准；对待配准树干点云进行ICP配准操作，输出配准后的树木点云。

主权项：1.一种树木点云非刚性配准方法，其特征在于，所述树木点云非刚性配准方法包括：获取树木待配准点云和目标点云，利用树木点云骨架提取算法提取所述树木待配准点云和所述目标点云的点云骨架，根据所述点云骨架识别所述树木待配准点云和所述目标点云的树冠部分和树干部分，去除树冠部分点云，保留树干部分点云，得到待配准树干点云和目标树干点云；根据所述待配准树干点云和所述目标树干点云的点坐标和重心坐标，将所述待配准树干点云和所述目标树干点云平移到以重心为原点的坐标系中；分别计算所述待配准树干点云和所述目标树干点云的法向协方差矩阵，根据所述法向协方差矩阵确定所述待配准树干点云和所述目标树干点云的生长方向轴，根据所述生长方向轴计算得到罗德里格旋转矩阵，利用所述罗德里格旋转矩阵对所述待配准树干点云的生长方向轴进行对齐；计算所述待配准树干点云进行缩放、翻转和偏航旋转后的均方根误差，根据得到的最小均方根误差的缩放、旋转和偏航对应的旋转方案，对所述待配准树干点云再次进行缩放、旋转和偏航旋转，以完成点云粗配准；对所述待配准树干点云进行ICP配准操作，输出配准后的树木点云；所述计算所述待配准树干点云进行缩放、翻转和偏航旋转后的均方根误差，之前还包括：将所述待配准树干点云的树干底部的预设百分比的点云拟合一个圆，计算圆的半径，得到所述待配准树干点云的树干半径；将所述目标树干点云的树干底部的预设百分比的点云拟合一个圆，计算圆的半径，得到所述目标树干点云的树干半径；将所述待配准树干点云的树干半径和所述目标树干点云的树干半径的比值作为树干半径之比；所述计算所述待配准树干点云进行缩放、翻转和偏航旋转后的均方根误差，根据得到的最小均方根误差的缩放、旋转和偏航对应的旋转方案，对所述待配准树干点云再次进行缩放、旋转和偏航旋转，以完成点云粗配准，具体包括：根据所述树干半径之比获得缩放比例，并对所述待配准树干点云进行缩放；从0度开始，将所述待配准树干点云绕生长方向轴进行偏航旋转，每次旋转30度，并进行一次ICP迭代配准，获得12种旋转情况，并记录每一种情况下所述待配准树干点云和所述目标树干点云的均方根误差；将所述待配准树干点云绕生长方向轴翻转180度，使所述待配准树干点云上下颠倒，再重复执行缩放、旋转、一次ICP迭代及均方根误差计算，获得新的12种旋转情况；对于24种旋转情况，取均方根误差值最小的一个作为粗配准方案，并对将所述待配准树干点云执行翻转、缩放和偏航旋转，以完成点云粗配准。

全文数据：

权利要求：

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