基于光照补偿的RGBD点云配准方法研究

发布时间：2022-02-11 18:22

　　三维扫描技术及点云模型处理技术在不断创新的同时,计算机视觉、人机交互、机器人导航控制、虚拟现实、三维重建等领域也在不断取得新突破。然而,在三维扫描仪测量物体时,易受到光照环境变化、扫描仪测量产生误差或者物体本身及其他遮挡的影响;导致获取到的点云数据噪声大,颜色数据有偏差,在单个视角下所采集的点云数据有限。针对点云数据获取的局限性,本文研究了一种去光照干扰的点云配准方法和一种自适应颜色和几何混合特征的点云配准方法,通过实验显示了本文的三维点云配准方法在配准效率上有提升,配准精准度显著。（1）针对光照强度不均匀影响三维点云配准效果的问题,本文研究出了一种基于光照补偿的RGBD点云配准算法。首先,本文利用了二维图像中常解决光照图像的处理方法——同态滤波算法,消除光照因素对模型颜色信息的影响;然后,将颜色特征和几何特征组合成一种混合特征,利用K近邻（KNN）算法搜索对应点,达到提高搜索效率的目的;构造归一化的颜色和几何坐标6D距离度量标准,选取点对间距离小的点作为对应点;最后迭代求解,获得刚性变换矩阵。通过采集多组不同光照下的模型数据进行试验,实验结果表明,在光照因素干扰下的模型配准中,本文方... 

【文章来源】：安庆师范大学安徽省

【文章页数】：43 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

三维重建技术领域在数字化新媒体的现代，数字重建可以让文物数字化保护起来，可以让损毁严重的巴黎圣母院得到重生

图 2. 1 算法流程图云光照补偿过程空间转换形图像处理颜色问题中经常用到颜色空间模型 RGB、HSV、YIQ 等，对于模型，它的各 R,G,B 数值是由红，绿和蓝三种颜色的亮度值相加而成的的亮度值会随着光照强度的变化而变化，那么，RGB 颜色空间模型也就化条件影响。而本章通过 Kinect 设备在不同光照强度下所采集到的颜 颜色空间模型。为了避免光照变化对点云后期配准的影响，本章将 RG成 HSV 空间模型，因为对于 HSV 颜色空间模型，它是由色度、饱和度构成，是一个色、亮分离的颜色空间，分量 V 表示亮度信息，即光照信 分量表示的是图像的色彩信息。为充分利用颜色数据信息的特性，本章行同态滤波算法处理，H、S 分量不做处理，然后逆转换到 RGB 颜色空间SV 的公式(1) — (3)：( )0 =0-60 max , , = & × ≥,,SG BR G B R G B

8图 2. 1 算法流程图2.2 点云光照补偿过程2.2.1 颜色空间转换在图形图像处理颜色问题中经常用到颜色空间模型 RGB、HSV、YIQ 等，对于 RGB颜色空间模型，它的各 R,G,B 数值是由红，绿和蓝三种颜色的亮度值相加而成的。而这三种颜色的亮度值会随着光照强度的变化而变化，那么，RGB 颜色空间模型也就极易受光照变化条件影响。而本章通过 Kinect 设备在不同光照强度下所采集到的颜色数据——RGB 颜色空间模型。为了避免光照变化对点云后期配准的影响，本章将 RGB 数据格式转换成 HSV 空间模型，因为对于 HSV 颜色空间模型，它是由色度、饱和度和亮度3 个分量构成，是一个色、亮分离的颜色空间，分量 V 表示亮度信息

【参考文献】：
期刊论文
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[2]一种鲁棒的城市复杂动态场景点云配准方法[J]. 王任栋,徐友春,齐尧,韩栋斌,李华.  机器人. 2018(03)
[3]基于二维图像特征的点云配准方法[J]. 赵夫群,周明全.  测绘通报. 2017(10)
[4]自适应K-means聚类的散乱点云精简[J]. 陈龙,蔡勇,张建生.  中国图象图形学报. 2017(08)
[5]一种基于关键点选择的快速点云配准算法[J]. 张哲,许宏丽,尹辉.  激光与光电子学进展. 2017(12)
[6]面向RGBD深度数据的快速点云配准方法[J]. 苏本跃,马金宇,彭玉升,盛敏,马祖长.  中国图象图形学报. 2017(05)
[7]一种空间非合作目标的稀疏点云配准算法[J]. 郭瑞科,王立,吴云,朱飞虎.  空间控制技术与应用. 2016(05)
[8]基于同态滤波和K均值聚类算法的杨梅图像分割[J]. 徐黎明,吕继东.  农业工程学报. 2015(14)
[9]基于快速点特征直方图的特征点云迭代插值配准算法[J]. 陆军,彭仲涛.  国防科技大学学报. 2014(06)
[10]基于光照无关图理论的苹果表面阴影去除方法[J]. 宋怀波,屈卫锋,王丹丹,余秀丽,何东健.  农业工程学报. 2014(24)



本文编号：3620743