(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 202211229754.5 (22)申请日 2022.10.08 (71)申请人 贵州师范大学 地址 550000 贵州省贵阳市宝山北路180号 贵州师范大学 (72)发明人 邱辉　谢晓尧　刘嵩　 (74)专利代理 机构 深圳市联鼎知识产权代理有 限公司 4 4232 专利代理师 叶虹 (51)Int.Cl. G06T 3/40(2006.01) G06T 7/11(2017.01) G06T 7/187(2017.01) G06T 17/00(2006.01) G06T 19/20(2011.01) (54)发明名称 面向物体碎片实现模拟拼接的方法、 装置和 设备 (57)摘要 本申请提供了面向物体碎片实现模拟拼接 的方法、 装置和设备， 其中该方法包括： 获取给定 物体碎片 对应的三维点云， 所述物体碎片是物体 破碎所得； 对 所述物体碎片的三维点云进行平面 区域增长分割， 获得对应于所述物体碎片的若干 小平面区域； 根据所述小平面区域的特征描述， 匹配获得初始相似的小平面区域对； 对所述初始 相似的小平 面区域消除误匹配区域对， 获得正确 相似的小平 面区域对； 根据所述正确相似的小平 面区域对之间的位置变换关系拼接对应于所述 小平面区域对的三维点云， 获得完整物体的三维 点云。 本申请提出的方法能提高物体碎片模拟拼 接的精度， 同时减少物体碎片拼接相互渗透的现 象。 权利要求书2页 说明书14页 附图11页 CN 115546025 A 2022.12.30 CN 115546025 A 1.一种面向物体碎片实现模拟拼接的方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 获取给定物体碎片对应的三维点云， 所述物体碎片是物体破碎所 得； 对所述物体碎片的三维点云进行平面 区域增长分割， 获得对应于所述物体碎片的若干 小平面区域； 根据所述小平面区域的特 征描述， 匹配获得初始相似的小平面区域对； 对所述初始相似的小平面区域消除误匹配区域对， 获得正确相似的小平面区域对； 根据所述正确相似的小平面区域对之间的位置变换关系拼接对应于所述小平面区域 对的三维点云， 获得完整物体的三维点云。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述对所述物体碎片的三维点云进行平面 区域增长分割， 获得对应于所述物体碎片的若干小平面区域， 包括： 对每个三维点云采样点计算法向量和曲率； 针对每一三维点云， 以对应于最小曲率的采样点作为种子点， 根据每一种子点与其邻 域点之间的法向量夹角构建小平面区域， 获得对应于所述物体碎片的若干小平面区域。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述根据所述小平面区域的特征描述， 匹 配获得初始相似的小平面区域对， 包括： 对所述每个物体碎片的若干个小平面 区域分别进行特征描述， 获得所述小平面 区域的 尺寸特征和各向异性特 征； 分别根据所述尺寸特征和各向异性特征， 进行所述小平面区域之间的两两匹配， 获得 小平面区域对的尺寸相似度和各向异性相似度； 当所述小平面区域对的尺寸相似度和各向异性相似度均小于对应设置的阈值 时， 将所 述小平面区域对匹配为初始相似的小平面区域对。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 所述对所述每个物体碎片的若干个小平面 区域分别进行 特征描述， 获得 所述小平面区域的尺寸特 征和各向异性特 征， 包括： 针对每一物体碎片的若干小平面区域， 根据每一小平面 区域的三维点数和三维点质心 计算协方差矩阵， 获得 所述协方差矩阵的特 征值； 根据所述每一小平面 区域的协方差矩阵特征值， 计算获得对应小平面 区域的尺寸特征 和各向异性特 征。 5.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 所述尺寸相似度为两个小平面区域的尺寸 特征之差除以尺寸特 征之和的绝对值。 6.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 所述各向异性相似度为两个小平面 区域的 各向异性特 征之差除以各向异性特 征之和的绝对值。 7.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述对所述初始相似的小平面区域消除误 匹配区域对， 获得正确相似的小平面区域对， 包括： 对初始相似的小平面区域对， 计算所述小平面区域中三维点质心之间的角度和距离， 预提纯得到角度和距离一 致的小平面区域对； 对所述预提纯得到的小平面 区域对， 通过进行迭代估计所得到的第 一变换矩阵消除误 匹配区域对， 获得正确相似的小平面区域对。 8.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述根据所述正确相似的小平面 区域对之 间的位置变换关系拼接对应于所述小平面区域对的三维点云， 获得完整物体的三维点云，权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115546025 A 2包括： 对正确相似的小平面区域对进行粗配准， 通过奇异值分解获得第二变换矩阵； 以所述第二变换矩阵为基准执行迭代计算， 为所述正确相似的小平面 区域对获得位置 变换关系； 根据所述位置变换关系执行所述正确相似的小平面 区域对所对应的三维点云拼接， 获 得完整物体的三维点云。 9.一种物体碎片点云拼接装置， 其特 征在于， 所述装置包括： 三维点云获取模块： 用于获取给定物体碎片对应的三维点云， 所述物体碎片是物体破 碎所得； 分割小平面区域模块： 用于对所述物体碎片的三维点云进行平面区域增长分割， 获得 对应于所述物体碎片的若干小平面区域； 小平面区域对匹配模块： 用于根据所述小平面区域的特征描述， 匹配获得初始相似的 小平面区域对； 消除误匹配区域对模块： 用于对所述初始相似的小平面区域消除误匹配区域对， 获得 正确相似的小平面区域对； 物体碎片点云拼接模块： 用于根据 所述正确相似的小平面 区域对之间的位置变换关系 拼接对应于所述小平面区域对的三维点云， 所述给定物体碎片的三维点云拼接完成， 获得 完整物体的三维点云。 10.一种物体碎片点云拼接设备， 其特 征在于， 包括： 存储器， 存储有计算机可读指令； 处理器， 读取存 储器存储的计算机可读指令， 以执 行权利要求1 ‑8所述的方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115546025 A 3