PCL中PFH、FPFH理论

2023-12-06 19:18
文章标签 pcl 理论 fpfh pfh

本文主要是介绍PCL中PFH、FPFH理论,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

基本概述

快速点特征直方图(Fast Point Feature Histograms,FPFH)是一种基于点及其邻域点之间法向夹角、点间连线夹角关系的特征描述子,是一种由点特征直方图(Point feature Histograms,PFH)改进的算法,保留了PFH中对点描述的主要几何特性,并将计算复杂度从O(nk^2)降低到O(nk),其中n为点云数据中点的个数,k为每个点的邻域包含的点的个数。

PFH特征描述子

PFH描述子通过参数化查询点与邻域点之间的空间差异,形成一个多维直方图对点的k邻域几何属性进行描述。直方图所在的高维超空间为特征表示提供了一个可度量的信息空间,对点云对应曲面的6维姿态来说它具有不变性,并且在不同的采样密度或邻域噪音等级下具有鲁棒性。点特征直方图(PFH)表示法是基于点与其k邻域之间的关系以及它们的估计法线,它考虑法线方向之间所有的相互作用,试图捕获最好的样本表面变化情况,以描述样本的几何特征。因此,表面法线估计的质量对PFH来讲是一个重要的因素。PFH的计算原理如图1所示,对于空间中任意一点Dq(用红色标注),D1~D5是Dq以为中心,半径为r内的邻域点。为描述任意两点Ds、Dt及点对应法线之间的关系,需要以其中一个点为原点建立局部坐标系,如图2所示,以Ds点为例,局部坐标系的建立过程如下:

(1)以点Ds的法向量Ns作为为局部坐标系的U轴;

(2)构建Ds指向Dr的向量并与U轴确定一个平面,找到过Ds且与平面垂线的向量作为V轴,即

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