[發明專利]樹木點云數據的自動分割方法

有效

• 申請號: 201010184490.7
• 申請日: 2010-05-27
• 公開（公告）號: CN101839701A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發明（設計）人: 張曉鵬;代明睿;李紅軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 梁愛榮

1.一種樹木點云數據的自動分割方法，其特征在于，該點云分割步驟包括：

步驟S1：利用激光掃描儀掃描直接采集樹木的掃描點云數據并對點云數據預處理，按照點云數據中每個點的坐標進行空間劃分，實現三維空間的數據存儲結構稱為kd樹(k-dimensional?tree)；

步驟S2：對于點云數據的每一個點，利用點云數據的kd樹查找多個近鄰點，根據最小二乘方法把這些點擬合出一個平面，以這個平面的法向量作為點云法向量的初始估計值；

步驟S3：對于點云數據的每一個點，利用其法向量、切平面構造局部三維直角坐標系；利用點云數據的kd樹查找多個近鄰點；

步驟S4：對于查找到的近鄰點，利用這些近鄰點擬合二次曲面；

步驟S5：對于點云數據的每一個點，利用該點擬合出的二次曲面計算主曲率；

步驟S6：對于點云數據的每一個點，利用主曲率方向計算軸向分布密度；

步驟S7：利用軸向分布密度將屬于樹枝上的點云與屬于樹葉上的點云區分；

步驟S8：對于屬于樹枝上的點云，利用主曲率方向進行區域生長，產生過分割的分割結果；

步驟S9：對于過分割的樹枝上的點云，依照相鄰組內的點云數量以及依照分組中所有點云的主曲率方向的平均值所確定的組角度進行區域合并，得到符合樹木樹枝器官分布的分割結果。

2.按權利要求1所述的樹木點云數據的自動分割方法，其特征在于，所述擬合二次曲面為h(u，v)＝c₀u²+2c₁uv+c₂v²，其中(u，v，h(u，v))為空間中的點，該二次曲面h(u，v)＝c₀u²+2c₁uv+c₂v²的系數c₀c₁c²通過最小化獲得，其中A、B、μ為矩陣：

A=u122u1v1v12u222u2v2v22.........un22unvnvn2,μ=c0c1c2,B=h1h2...hn,]]>

u_i、v_i、h_i為n個近鄰點的坐標值，i＝1，…，n，c₀?c₁?c₂為二次曲面的系數，通過μ＝[c₀?c₁?c₂]^T＝(A^TA)^-1A^TB得到二次曲面的系數，其中T表示轉置，[c₀?c₁?c₂]^T表示矩陣[c₀?c₁?c₂]的轉置矩陣；利用擬合二次曲面計算出點云模型P中p點處的局部幾何量，包括兩個主曲率k₁(p)和k₂(p)，k₁(p)＜＝k₂(p)以及對應的主曲率方向和