1.一种用于RGB有色三维点云的自动配准方法,其特征在于,包括:S1、获取源点集P和目标点集Q,并获取对应的坐标信息及颜色信息,源点集P和目标点集Q为目标物体两个不同视角的三维点云;
S2、基于源点集P和目标点集Q的颜色信息得到源点集P和目标点集Q中每个点的灰度值;源点集P和目标点集Q对应的颜色信息包括源点集P和目标点集Q中每个点的RGB颜色值;步骤S2中得到源点集P和目标点集Q中每个点的灰度值的方法包括:对于源点集P和目标点集Q中任意点,使用加权平均法按下式将RGB颜色值中的R、G、B三个分量赋以不同的权值进行灰度转换:
式中,R表示(i,j,k)坐标点对应的红色分量,G表示(i,j,k)坐标点对应的绿色分量,B表示(i,j,k)坐标点对应的蓝色分量,Gray表示(i,j,k)坐标点对应的RGB信息转换后的灰度值,a、b及c分别为红色分量、绿色分量及蓝色分量的权值;
S3、计算源点集P中每个点的法向量夹角平均值,基于所述法向量夹角平均值将源点集P中的点划分为S个等级、设置最大分辨率N并初始化当前分辨率为1;
S4、计算目标点集Q中每个点的主曲率、高斯曲率、平均曲率,并归一化;
S5、基于目标点集Q中每个点的主曲率、高斯曲率、平均曲率以及灰度值,计算目标点集Q中每个点的曲率信息的方差之和及灰度值的方差,并基于目标点集Q中每个点的曲率信息的方差之和及灰度值的方差,计算几何特征和颜色特征对应的权重因子;
S6、计算当前分辨率下源点集P中每一级的采样比例并提取采样点;
S7、计算源点集P中每个采样点的主曲率、高斯曲率、平均曲率,并归一化;
S8、基于自适应匹配度来选择采样点在目标点集Q中的匹配点;步骤S8中:
式中,pi是源点云中任意的一个采样点,是pi在目标点集中的k近邻点,pim(m=1,2,3,4)分别是pi的主曲率pi1,pi2,高斯曲率pi3,平均曲率pi4。,分别是的主曲率高斯曲率平均曲率gi表示pi的颜色分量,表示pi在目标点集中的k近邻点的颜色分量,fc表示几何特征的权重因子,fg表示颜色特征的权重因子;
S9、依次在当前分辨率至最大分辨率N下基于匹配点对更新源点集P;步骤S9包括:S901、基于匹配点对,使用四元数法计算旋转矩阵和平移矩阵,执行步骤S902;
S902、基于旋转矩阵和平移矩阵对源点集P进行变换,将变换后的点击作为更新后的源点集,执行步骤S903;
S903、判断目标函数是否最小,若是,执行步骤S904;否则,基于自适应匹配度来选择采样点在目标点集Q中的匹配点,并执行步骤S901;式中,nnum为匹配点对总数,pi′为源点集中的采样点,qi′为pi′对应的目标点集中的点,R为旋转矩阵,T为平移矩阵;
S904、判断是否满足预设条件,若是,结束;否则将当前分辨率加并执行步骤S6。
2.如权利要求1所述的用于RGB有色三维点云的自动配准方法,其特征在于,步骤S3包括:S301、对源点集P和目标点集Q构建KD tree;
S302、基于KD tree,计算源点集P和目标点集Q中每个点的法向量;
S303、基于源点集P中每个点的法向量计算源点集P中每个点的法向量夹角平均值。
3.如权利要求1所述的用于RGB有色三维点云的自动配准方法,其特征在于,在计算出主曲率、高斯曲率、平均曲率及灰度值后,对主曲率、高斯曲率、平均曲率及灰度值进行归一化处理。
4.如权利要求1所述的用于RGB有色三维点云的自动配准方法,其特征在于, 式中,Vg是灰度值的方差,Vc是曲率的方差和,即 分别是点云中某点pi的主曲率pi1,pi2,高斯曲率pi3,平均曲率pi4的方差。