1.一种基于最优传输理论的多尺度稀疏蓝噪声采样方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤:S1:输入原始点云,并对其数据进行预处理;
n
S2:利用2‑tree结构对预处理之后的数据分层,并计算每一层上的点云质量和坐标,具体包括:首先指定分层深度为K,用一个超立方体ψ1完全包含输入数据并标记它为第一层,然后划分得到每一个子层,直到深度达到K,原始数据作为第K+1层输入,输入数据包含坐标9
和初始质量;其余层点的质量从第K+1层向前迭代计算,第1层点的质量为1*10;
S3:对每一类采样点,迭代所有层,求解稀疏子问题和构建遮蔽邻域,获得全局最优的传输计划;
将采样问题转化为最优传输问题,被采样点集的概率测度公式为:其中,对上述概率密度ρ(x)采样,得到采样点集的概率测度μ,并且采样点为概率测度函数的狄拉克测度重心;
在空间X和Y上,全局的传输计划为:
∏(μ,ν)={π∈P(X×Y):π({x}×Y)=μ(x),π(X×{y})=ν(y)}其中,π表示传输计划,P(X×Y)表示一个概率测度,x和y表示空间中的一个点;
使用Network‑simplex和sinkhorn方法求解稀疏子问题,即获得局部的传输计划;
所述sinkhorn方法通过一个迭代伯格曼投影实现,计算公式为:L=L+1;
L L
则局部的传输计划表达为:Π=diag(u)Kdiag(v),其中 L表示迭代次数,a、b表示输入的概率密度函数,D表示距离矩阵,ε是一个参数,用于控制算法的性能;
遮蔽邻域是一系列满足条件的项构成,每一项是点与点之间质量传输的方式;这里的条件定义为遮蔽条件并且c(x,y)是点x和y之间的欧式距离:c(xA,yB)‑c(xs,yB)>c(xA,ys)‑c(xs,ys)其中,xA属于空间X的一个点,yB属于空间Y的一个点,(xs,ys)属于X和Y的笛卡尔积中的一个元素;
S4:根据全局最优的传输计划,计算每一类采样点的重心,并利用牛顿迭代法更新采样点位置;
计算每一类采样点的Wasserstein重心用于更新采样点位置,在最优传输问题中,Wasserstein重心被看作采样点,定义为:其中, 表示Wasserstein距离,p是一个大于1的常数,N表示采样点的类别数目,λj表示第j类采样点集重心的权重参数;
利用牛顿迭代法更新采样点的位置:
其中,Y表示采样点位置,θ表示牛顿迭代参数,λj表示第j类采样点集重心的权重参数,重心通过传输计划πj求得,表示为: 其中σj表示第j类采样点集的概率测度函数;所有重心的权重参数和为1;
S5:循环执行步骤S3和S4,最终得到一组高质量的蓝噪声采样点。
2.根据权利要求1所述的基于最优传输理论的多尺度稀疏蓝噪声采样方法,其特征在于,所述步骤S1具体包括:对输入的原始点云进行数据分类和整数截断,在截断时,将每一9
个点的质量乘以10;对于分类,将大小为2048的输入点云分为两类点集,μ表示概率测度:s
其中,μ1表示第1类点集中第s个被采样点的概率测度。
3.根据权利要求1所述的基于最优传输理论的多尺度稀疏蓝噪声采样方法,其特征在于,所述步骤S3中,利用遮蔽邻域的结构,结合一个被称作Short‑Cut的定义,证明结果的全局性:其中n表示集合中点的个数。