(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210461690.5 (22)申请日 2022.04.28 (71)申请人 西安交通大 学 地址 710049 陕西省西安市咸宁西路28号 (72)发明人 杜少毅　康永　刘宇颖　田智强　 杨静　杨旸　 (74)专利代理 机构 西安通大专利代理有限责任 公司 6120 0 专利代理师 朱海临 (51)Int.Cl. G06T 7/33(2017.01) G06V 10/80(2022.01) G06V 10/74(2022.01) (54)发明名称 基于动态混合特征的刚体配准方法、 系统、 终端设备及存 储介质 (57)摘要 本发明公开了一种基于动态混合特征的刚 体配准方法、 系统、 终端设备及存储介质， 利用快 速特征点描述符提取点集的特征信息， 将提取的 特征信息与点集的几何结构信息组成混合特征， 随着算法的迭代构成动态混合特征； 基于动态混 合特征之间的相似度， 建立源点集与目标点集之 间的对应关系； 求解配准的空间变换参数， 并对 目标点集进行空间变换； 迭代上一步的过程， 直 到源点集与 目标点集对应点之间的误差函数小 于给定的阈值或者达到最大的迭代次数， 最终完 成源点集与目标点集之间的配准。 本发明对于配 准问题中存在的初始误差较大的情况以及部分 重叠问题具有很好的鲁棒性， 同时在存在较多离 群点和噪声点的情况下也可以实现较好的配准 精度。 权利要求书3页 说明书8页 附图4页 CN 114972456 A 2022.08.30 CN 114972456 A 1.基于动态混合特 征的刚体 配准方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1， 利用快速特 征点描述符提取源点 集和目标点 集的特征信息； 步骤2， 将点 集特征信息与点 集几何结构信息组成源点 集和目标点 集的动态混合特 征； 步骤3， 根据源点集与目标点集的动态混合特征之间的相似度， 建立源点集与目标点集 之间的对应关系， 并通过计算对应关系的一 致集； 步骤4， 基于源点集和目标点集的动态混合特征建立点集配准目标函数； 若点集配准目 标函数小于预设阈值或达 到最大的迭代次数， 执 行步骤6； 否则执 行步骤5； 步骤5， 利用对应关系的一致集求解源点集与目标点集之间的刚体变换参数， 使用刚体 变换参数对目标点 集进行刚体 变换， 并返回步骤2； 步骤6， 根据当前点集配准目标函数对目标点集进行空间变换， 完成源点集与目标点集 的配准。 2.根据权利要求1所述的基于动态混合特征的刚体配准方法， 其特征在于， 所述步骤2 中， 动态混合特 征Fp如下： 其中， 表示连接函数， p表示点集坐标， k表示迭代次数； λ表示超参数， 用 于在点集配准迭代过程中动态地调整点集特征信息与 几何信息的权重； A( λ， fp， k)表示点 集特征信息的动态变换函数， B( λ， p， k)表示几何信息的动态变换函数， 具体如下： 连接函数 将点集特征信息的动态变换函 数A( λ， fp， k)与几何信息的动态变换函 数B ( λ， p， k)进行拼接， 得到更高维的特征向量， 进而得到源点集的动态 混合特征Fs与目标点集 的动态混合特 征Fd： 其中， Fs表示源点集的动态混合特征， 表示源点集中点的动态混合特征， i表示源点 集中点的序号， Ns表示表源点集的数量， Fd表示目标点集的动态混合特征， 表示目标点 集中点的动态混合特 征， j表示目标点 集中点的序号， Nd表示目标点 集的数量。 3.根据权利要求1所述的基于动态混合征的刚体配准方法， 其特征在于， 所述步骤3 中， 建立源点 集与目标点 集之间的对应关系， 包括： 使用最近邻搜索建立源点 集与目标点 集之间的对应关系。 4.根据权利要求1或3所述的基于动态混合特征的刚体配准方法， 其特征在于， 所述步 骤3中， 计算对应关系的一 致集， 包括：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114972456 A 2使用动态阈值 τ计算对应关系P的一 致集： 其中， i表示源点集中点的序号， cf(i)表示目标点集的法向量， TF表示动态混合特征的 空间变换参数， 表示源点集中点的动态混合特征， 表 示目标点 集中对应点的动态混合特 征， 表示目标点 集的齐次法向量， 动态阈值τ在迭代过程中随着点集特征信息的动态 变换函数A( λ， fp)与几何信息的动态 变换函数B( λ， p)进行动态调整： 其中， k表示迭代次数， λ表示超参数， fp表示点集的特征信息， τF表示点集特征信息的阈 值， p表示 点集坐标， τP表示几何信息的阈值。 5.根据权利要求1或3所述的基于动态混合特征的刚体配准方法， 其特征在于， 所述步 骤4中， 点 集配准目标函数如下： 其中， T表示空间变换参数， Ns表示源点集的数量， i表示源点集中点的序号， TF表示动态 混合特征的空间变换参数， 表示源点集中点的动态混合特 征， 表示目标点 集中对应点的动态混合特 征， 表示目标点 集的齐次法向量， cf(i)表示目标点 集的法向量。 6.根据权利要求1或3所述的基于动态混合特征的刚体配准方法， 其特征在于， 所述步 骤4中， 预设阈值 为0.01， 最大的迭代次数为10 0。 7.根据权利要求1所述的基于动态混合特征的刚体配准方法， 其特征在于， 所述步骤6 中， 根据当前点 集配准目标函数对目标点 集进行空间变换， 包括： 根据迭代完成后当前点 集配准目标函数中的空间变换参数对目标点 集进行空间变换。 8.基于动态混合特 征的刚体 配准系统， 其特 征在于， 包括： 特征提取模块， 用于提取源点 集和目标点 集的点集特征信息； 混合特征生成模块， 用于将点集特征信 息与点集几何结构信 息组成源点集和目标点集 的动态混合特 征； 对应关系建立模块， 用于根据源点集与目标点集的动态混合特征之间的相似度， 建立 源点集与目标点 集之间的对应关系， 并通过计算对应关系的一 致集；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114972456 A 3