本發(fā)明屬于計算機視覺，涉及一種增量式多組點云配準(zhǔn)方法、裝置和設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、點云配準(zhǔn)是計算機視覺領(lǐng)域中的一個重要問題，它在三維重建、機器人導(dǎo)航和醫(yī)學(xué)影像處理等應(yīng)用中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。不同的配準(zhǔn)方法有各自的優(yōu)勢和適用場景，選擇合適的方法可以提高配準(zhǔn)的準(zhǔn)確性和魯棒性。當(dāng)前多組點云配準(zhǔn)領(lǐng)域的研究主要集中在全局式多組配準(zhǔn)方法，這類方法將多組配準(zhǔn)視為一個圖優(yōu)化問題，利用相對位姿耦合關(guān)系以最小化場景圖中所有節(jié)點之間的相對位姿誤差，工作流程通常包括兩步：第一步使用特征匹配算法恢復(fù)任意兩個局部點云的相對位姿；第二步是優(yōu)化任意兩點云間的匹配誤差，以解算所有點云在同一坐標(biāo)系下的絕對位姿。該算法側(cè)重于整體優(yōu)化與追求場景的全局一致性，對局部異常值情況(例如錯誤匹配對)缺乏有效的修復(fù)或剔除機制，對輸入數(shù)據(jù)誤差或異常值較為敏感，即使是只有少數(shù)錯誤的匹配對，也有可能對優(yōu)化過程產(chǎn)生較大的影響，影響了算法的魯棒性，使得配準(zhǔn)存在著性能不足的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述傳統(tǒng)方法中存在的問題，本發(fā)明提出了一種增量式多組點云配準(zhǔn)裝置、一種增量式多組點云配準(zhǔn)方法以及一種計算機設(shè)備，能夠有效提高配準(zhǔn)的精確性、魯棒性和完整性，使得配準(zhǔn)性能大幅提升。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例采用以下技術(shù)方案：

3、一方面，提供一種增量式多組點云配準(zhǔn)方法，包括步驟：

4、對無序點云集合進行相關(guān)性搜索，構(gòu)建攜帶點云相對位姿關(guān)系的稀疏場景圖；相關(guān)性搜索包括點云全局檢索、點云兩兩配準(zhǔn)和幾何校驗；

5、利用稀疏場景圖提供的特征點對應(yīng)關(guān)系，增量式從特征點層面構(gòu)建特征軌跡約束；特征軌跡用于記錄每個特征點在不同幀之間的匹配關(guān)系；

6、通過聚合操作融合特征軌跡中的特征點，得到全局坐標(biāo)系下的路標(biāo)點；

7、根據(jù)特征軌跡約束構(gòu)建掃描幀與路標(biāo)點之間的3d-3d對應(yīng)關(guān)系，并利用奇異值分解-隨機一致性采樣求解得到掃描幀絕對位姿。

8、另一方面，還提供一種增量式多組點云配準(zhǔn)裝置，包括：

9、場景構(gòu)建模塊，用于對無序點云集合進行相關(guān)性搜索，構(gòu)建攜帶點云相對位姿關(guān)系的稀疏場景圖；相關(guān)性搜索包括點云全局檢索、點云兩兩配準(zhǔn)和幾何校驗；

10、軌跡約束模塊，用于利用稀疏場景圖提供的特征點對應(yīng)關(guān)系，增量式從特征點層面構(gòu)建特征軌跡約束；特征軌跡用于記錄每個特征點在不同幀之間的匹配關(guān)系；

11、路標(biāo)模塊，用于通過聚合操作融合特征軌跡中的特征點，得到全局坐標(biāo)系下的路標(biāo)點；

12、絕對位姿模塊，用于根據(jù)特征軌跡約束構(gòu)建掃描幀與路標(biāo)點之間的3d-3d對應(yīng)關(guān)系，并利用奇異值分解-隨機一致性采樣求解得到掃描幀絕對位姿。

13、又一方面，還提供一種計算機設(shè)備，包括存儲器和處理器，存儲器存儲有計算機程序，處理器執(zhí)行計算機程序時實現(xiàn)上述的增量式多組點云配準(zhǔn)方法的步驟。

14、上述技術(shù)方案中的一個技術(shù)方案具有如下優(yōu)點和有益效果：

15、上述增量式多組點云配準(zhǔn)方法、裝置和設(shè)備，針對點云無序性問題，通過檢索和幾何驗證建立稀疏場景圖，構(gòu)建點云潛在的重疊關(guān)系；再通過初始點云對選取與配準(zhǔn)、迭代式的進行下一幀選取與配準(zhǔn)、軌跡創(chuàng)建和延續(xù)以及捆綁調(diào)整等增量式配準(zhǔn)步驟執(zhí)行點云配準(zhǔn)處理。考慮到多組點云之間的位姿存在非線性耦合關(guān)系，該點云配準(zhǔn)處理的框架中引入了多個誤差控制算法和優(yōu)化策略，有效地做到既考慮整體點云的全局一致性，又兼顧對局部區(qū)域異常值的處理，能夠有效提高配準(zhǔn)的精確性、魯棒性和完整性，使得配準(zhǔn)性能大幅提升。

技術(shù)特征：

1.一種增量式多組點云配準(zhǔn)方法，其特征在于，包括步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增量式多組點云配準(zhǔn)方法，其特征在于，還包括步驟：

3.一種增量式多組點云配準(zhǔn)裝置，其特征在于，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的增量式多組點云配準(zhǔn)裝置，其特征在于，還包括：

5.一種計算機設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)權(quán)利要求1或2所述的增量式多組點云配準(zhǔn)方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及增量式多組點云配準(zhǔn)方法、裝置和設(shè)備，通過檢索和幾何驗證建立稀疏場景圖，構(gòu)建點云潛在的重疊關(guān)系；再通過初始點云對選取與配準(zhǔn)、迭代式的進行下一幀選取與配準(zhǔn)、軌跡創(chuàng)建和延續(xù)以及捆綁調(diào)整等增量式配準(zhǔn)步驟執(zhí)行點云配準(zhǔn)處理?？紤]到多組點云之間的位姿存在非線性耦合關(guān)系，該點云配準(zhǔn)處理的框架中引入了多個誤差控制算法和優(yōu)化策略，有效地做到既考慮整體點云的全局一致性，又兼顧對局部區(qū)域異常值的處理，能夠有效提高配準(zhǔn)的精確性、魯棒性和完整性，使得配準(zhǔn)性能大幅提升。

技術(shù)研發(fā)人員：顏深,程瀟雅,張茂軍,肖華欣
受保護的技術(shù)使用者：中國人民解放軍國防科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9