(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 202210685726.8 (22)申请日 2022.06.17 (71)申请人 西安工业大 学 地址 710032 陕西省西安市未央区学府中 路2号 (72)发明人 刘雪莲　王春阳　肖博　李雪梅　 施春皓　 (74)专利代理 机构 西安新思维专利商标事务所 有限公司 61 114 专利代理师 黄秦芳 (51)Int.Cl. G06T 7/33(2017.01) G06T 5/00(2006.01) G06T 7/136(2017.01) G06V 10/762(2022.01) (54)发明名称 基于超体素分割和双向最近邻距离比匹配 的配准方法 (57)摘要 本发明为一种基于超体素分割和双向最近 邻距离比匹配的配准方法， 其克服了现有技术中 存在的现有的三维点云配准方法无法满足对激 光雷达等传感器获取的目标点云更高要求的配 准精度和配准速度。 本发明利用超体素分割准确 提取出具有稳定结构的目标特征点， 剔除漂移噪 声体素的干扰， 并利用双向最近邻距离比， 提升 配准精度。 本发明包括以下步骤： 步骤一： 利用超 体素分割算法提取具有 稳定结构的目标特征点； 步骤二： 在超体素分割的同时利用点云厚度分层 进行非迭代 的阈值去噪； 步骤三： 利用FPFH进行 特征描述， 利用双向最近邻距离比方法对点云进 行了初始配准； 步骤四： 利用基于双级阈值的点 云精确配准方法实现点云配准。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 115205352 A 2022.10.18 CN 115205352 A 1.一种基于超体素分割和双向最近邻距离比匹配的配准方法， 其特征在于： 包括以下 步骤： 步骤一： 利用超体素分割算法提取 具有稳定结构的目标 特征点； 步骤二： 在超体素分割的同时利用点云厚度分层进行非迭代的阈值去噪； 步骤三： 利用FPFH进行 特征描述， 利用双向最近邻距离比方法对点云进行了初始配准； 步骤四： 利用基于双级阈值的点云精确配准方法实现点云配准。 2.根据权利要求1所述的基于超体素分割和双向最近邻距离比匹配的配准方法， 其特 征在于： 步骤二包括以下步骤： 步骤1： 将网格化后的点云VC1利用最大值进行归一 化处理， 得到点云VC2； 步骤2： 将点云VC2按照目标成像距离信息方向进行升序 排列， 得到点云VC3； 按照目标Z 轴方向对点云进行重新的升序排列， 便 于后续对点云按照厚度进行分层处 理； 步骤3： 将点云VC 3按照厚度进行分层， 计算分层厚度如式(1)所示： 式中， th表示每层 点云的厚度， Sxoy,Syoz,Sxoz表示最小包围盒在xoy,yoz和xoz上的投影 面积， Nv2表示点云VC3体素总个数； 步骤4： 计算 点云VC3被分割的层数， 如式(2)所示： 式中， H表示点云的层数， LP表示点云中目标距离信息方向的长度， 为目标Z轴方向的长 度； 步骤5： 点云VC3分层后， 取出每层体素， 根据阈值计算每层体素的最小包围盒， 阈值表 达式如式(3)所示： 式中， T表示阈值， γ表示阈值系数； 步骤6： 设第i(i∈[1,H])层中的第j个体素为Vi,j(xi,j,yi,j,zi,j)， 则Vi,j的最小包围盒 的顶点坐标范围为[(xi,j‑T,xi,j+T,),(yi,j‑T,yi,j+T),(zi,j‑T,zi,j+T)]； 若体 素最小包围盒 内的体素数目超过4个及以上 的体素数， 予以保留， 否则被认为是紧密的漂移噪声体素， 将 其剔除掉； 去噪后得到点云VC4； 步骤7： 将VC4恢复成原 始点云大小， 得到点云VC 5， VC5即为选取的正确的种子体素。 3.根据权利要求1所述的基于超体素分割和双向最近邻距离比匹配的配准方法， 其特 征在于： 步骤三包括以下步骤： 步骤1： 大收敛阈值 考虑测距 精度对配准 误差的直接影响程度， 构建的大收敛阈值模型为： 式中， Vr表示体素分辨 率； RA表示测距 精度。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115205352 A 2步骤2： 小收敛阈值 两片待配准 点云的重合度表示如下： 式中， Nc表示点云中重合的点数， Nt表示点云的总点数。 步骤3： 当两片点云的CD值越大， 对应点对间的距离就越小， 成像方向和垂直于成像方 向的点对间距离均相应减小； 构建的小阈值收敛模型为： 当配准误差小于CTHmin时， 配准结束； 当配准误差大于CTHmin且小于CTHmax时， 剔除掉不 满足条件的错 误点对； 步骤4： 设定距离阈值 来判断是否为 错误的对应点对， 构建距离阈值模型为： 当对应点对 间最近距离大于DTH时， 将这些对应点对作为错误匹配点对剔除掉； 当小于 DTH时， 重新 寻找对应点， 并更新重合度和配准 误差。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115205352 A 3