空間點云物體理解與識別的研究進展

寧小娟，王映輝，郝雯

(西安理工大學 計算機科學與工程學院，陜西 西安 710048)

近年來，隨著計算機視覺、人工智能技術以及機器人技術的發展，關于各種空間物體的理解和識別的研究已經引起了越來越多的關注。特別是三維激光掃描技術的普及，基于離散點表示的空間物體成為學者們的重點研究對象。然而離散點表示的空間物體外形信息和拓撲結構的復雜性、物體獲取方式和外形表示方法的多樣性以及環境影響因素的多變性等，都毫無疑問地增加了計算機對空間物體的自動感知和理解的難度[1]。因此針對空間物體理解與識別的研究仍是一項富有挑戰性的課題。

空間物體是現實世界中的主要組成部分，也是人類感知世界的基本對象。所謂空間物體理解與識別是在環境感知數據獲取空間物體外形信息的基礎上，通過物體的特征分析與表示，利用設計的自動智能體根據視覺輸入對空間物體進行推理，達到對視覺物體的感知和理解[2]。這項研究在很多領域都得到了廣泛的應用，諸如：機器人感知導航[3]、人身安全和環境監控[4-6]、醫學影像輔助診斷和計算機輔助外科手術[7]等，這些領域都需要輸入人類或機器可感知的視覺物體，并對真實世界中物體間的相互關系進行推理。

人類對空間物體的感知和表達主要有兩種理論：一種是基于空間物體模型的組件(Recognition by Components)或者說對模型的結構化描述[8-10]；另一種是基于多視點的描述[11-13]。大量的研究表明[14]，這兩種方法結合起來可以更好地表示人類對空間物體的感知和認知。……