本发明公开三维点云分类及旋转姿态预测方法及系统，旋转不变性表示模块中先计算点云中每个点对应的法向量。在法向量点云上聚类得到与输入点云旋转同变的参考轴，以此参考轴固定点云的旋转姿态。在点云分类网络中，输入点云先经过旋转不变性表示模块多次旋转后输入共享参数的点云特征提取网络得到类内一致性特征表示。在点云旋转姿态预测网络中，经过旋转不变性表示模块并记录该次旋转的旋转矩阵，利用分类神经网络预测姿态分类结果对应第二个旋转矩阵，两次的旋转矩阵共同得出对旋转姿态的预测。本发明以旋转不变性表示模块作为前置模块设计了旋转鲁棒的点云分类神经网络以及旋转姿态预测网络，可以更进一步提高了三维点云处理网络的旋转鲁棒性。