三维几何描述子(3D Geometry Descriptor)
三维几何描述子是对三维元素的几何表示。这里的元素可以是一个点云,网格,也可以是点云里的一个点,网格里的一个顶点或面。一个好的几何描述子,一般有这些特性:
- 区分性强(Descriptive):描述子差别大小与几何差别大小正相关。
- 简洁(Concise)
- 可重复计算(Repeatable):相同或相似的特征在不同区域的计算可以可到相同或相似的结果。
- 这几个特性常常是矛盾的。比如过于简洁的描述子,区分性就不那么强;区分性太强的描述子,抗噪性和可重复计算会比较弱。
几何描述子从构建方式上来看,可以分为两类: - 人工构建:传统的几何描述子,一般通过经验,人工的定义一些局部的几何特性。通常先定义出一个局部坐标架(Local Reference Frame)或者局部坐标轴(Local Reference Axis),如图所示。然后计算一些局部的几何统计量,比如法线夹角,局部高度分布,局部水平投影分布等。
- 人工构建的描述子,计算比较简单,但是经常需要参数调整。机器学习的方式,通过数据驱动来学习这些参数,适用于某一类具体的应用场景。
三维几何特征(3D Geometry Feature)
三维几何特征,应该具有独特的区分特性。比如脸能够区分不同的人,那么人脸就是很好的一个人的特征。从构建方式上看,几何特征也分为两类:
- 人工构建:可以通过经验或者计算出描述子的分布,人工定义分布概率小的描述子为几何特征。
- 三维几何特征相关的常见应用:
- 三维目标检测,识别:在语音,图像领域,已经有很多相关的研究工作了。可以借鉴其成熟的方法。
- 点云注册:理论上讲,三个点对就可以定义出一个刚体变换。那么是不是找出这三个点对就可以找出注册变换了?在实际生产中,任何依赖特征对应正确性的方法,都是不稳定的。几何特征一般用于缩小正确点对的搜索范围,而不是直接用于寻找正确点对。