3D点云形状特征的二维主流形描述
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国家自然科学基金(60873110, 61170143, 61472170); 智能通信软件与多媒体北京市重点实验室开发课题(ITSM201301)


3D Point Cloud Shape Feature Descriptor Using 2D Principal Manifold
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    摘要:

    首先,对空间分布不均匀且无序的三维点云构造其二维主流形,并以与球面同胚的封闭曲面网格形式给出其二维主流形的二次优化逼近,以主流形网格有序均匀的结点分布表示三维点云空间分布无序且不均匀的形状特征,降低了三维形状描述的难度;然后,以基本几何变换作为快速粗对齐、以迭代最近法向点(ICNP)方法作为精准对齐,确定两个主曲面网格之间最佳刚性变换,ICNP方法在寻找最近点时考虑法向夹角,利用了更多的几何信息,实现快速精准的刚性对齐,兼顾计算精度和速度;最后,以对齐误差作为两个3D点云之间形状差异测度.实验结果表明:所提出的基于主流形二次曲面网格优化逼近的三维点云模型形状描述方法对三维点云的分辨率和噪声等干扰因素具有较高的健壮性,可以用于三维检索的形状描述.

    Abstract:

    This paper first construct 2D principal manifold of the 3D point cloud which is typically unoriented and unevenly distributed in space, and give the quadratic optimized approximation of principal manifold in form of watertight mesh with spherical homeomorphism. By this method, the shape description of 3D point cloud is converted into the description of 2D principal manifold evenly spread in spherical parameter field. Then, it applies translation, rotation and scaling to the quadratic optimized mesh to align the mesh polar axis, denoting this process as initial rough alignment. Finally, the ICNP (iterative closest normal point) algorithm is used to iteratively refine the rigid transformation to bring the two meshes into the best alignment with respect to the least mean square error, and the alignment error is recorded as difference distance between two 3D point clouds. The experimental results show that the proposed 3D point cloud shape description based on quadratic optimized approximation of 2Dprincipal manifold is robust to noise and resolution, and can be used as the shape descriptor for 3D retrieval.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

孙晓鹏,王冠,王璐,魏小鹏.3D点云形状特征的二维主流形描述.软件学报,2015,26(3):699-709

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  • 收稿日期:2014-01-16
  • 最后修改日期:2014-05-21
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  • 在线发布日期: 2015-03-03
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