基于子空间特征向量的三维点云相似性分析-论文.pdf

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1、第43卷第4期红外与激光工程2014年4月Vo1．43No．4InfraredandLaserEn~ineerinApr．2014基于子空间特征向量的三维点云相似性分析胡晓彤，王建东(天津科技大学计算机科学与信息工程学院，天津300222)摘要：提出一种基于子空间特征向量的三维点云相似性分析算法。首先，获取两个物体的三维点云数据，并进行位置标准化。其次，利用最小子空间分割算法将两个三维点云分别分割成若干子空间。随后，计算子空间的质心到其拟合曲面的距离和夹角，并基于上述距离和夹角构成的向量空间，提取子空间特征向量。最后，通过特征向量间的相似度计算来评价两个三维点云

2、的相似性。由于该方法将描述三维形体特征的子空间特征向量作为相似度度量的依据，所以具有数据量小、精度高的特点。实验表明，该算法能够定量地分析两个三维物体的相似性。关键词：相似性；三维点云；质心；特征向量中图分类号：TP391．4文献标志码：A文章编号：1007—2276(2014)04—1316—06Similarityanalysisofthree-dimensionalpointcloudbasedoneigenvectorofsubspaceHuXiaotong，WangJiandong(CollegeofComputerofScience&Technolo

3、gy，TianjinUniversityofScience＆Technology，Tianjin300222，China)Abstract：Thispaperpresentsamethodofsimilarityanalysisalgorithmofthethree—dimensionalpointcloud，whichisbasedoneigenvectorofthesubspace．Firstofall，thethree—dimensionalpointclouddataoftwoobjectswereobtainedandpositionsofthemwe

4、restandardized．Andthen，thetwothree—dimensionalpointcloudsweredividedintoseveralsubspacebyusingtheminimalspatialsegmentationalgorithm．Thirdly，theeigenvectorofsubspacewerecalculated，whichshouldbedividedintotwosteps：thefirststepwastocalculatedistanceandanglefromthecentroidtothesubspaces

5、urface，thenextstepwastocomputetheneweigenvectoronthebasisofvectorspace，whichwascomposedofthedistanceandangleinstepone．Thisresearchmethodtooktheadvantageofsmalldatainquantityandhighprecisionincalculationbecausetheeigenvectorofsubspace，whichcandescribethethree-dimensionalcharacteristic

6、sasthebasisofsimilaritymeasure．Theexperimentshowsthatthealgorithmcanquantitativelyanalyzethesimilarityoftwothree—dimensionalobjects．Keywords：similarity；3一Dpointclouds；centerofmass；featurevector收稿日期：2013—08—22；修订日期：2013—09—19基金项目：国家自然科学基金(61063035)作者简介：胡晓彤(197l一)，男，博士，副教授，主要从事智能图像处理、机

7、器视觉及三维重建等方面的研究。Email：huxt@tust．edu．cn第4期胡晓彤等：基于子空间特征向量的三维点云相似性分析1317由于一些非技术原因，如图像采集时环境的影0引言响等，采集得到的三维点云可能含有一些噪声点。为了尽量减少这些噪声点对三维点云特征向量提取的随着双目视觉等技术的不断成熟，景物三维信影响，文中采用基于一近邻的最大连通域去噪法息的获取变得越来越快捷、简单。特别是在军事侦来去除这些杂点。首先，根据点云的拓扑结构关系定察、工业自动化、交通监控及医疗等领域Et益显示义一近邻(个距离点P的欧拉距离最近的点)。其出越来越重要的作用。因此，基于三维

8、信息的景物次。在二叉树坐