[發(fā)明專利]一種有序提取地面的點(diǎn)云分割方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310185363.2
• 申請日: 2013-05-17
• 公開（公告）號: CN103268609A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周瑩;任仡奕;呂俊宏;王偉;謝翔;李國林;王志華
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及點(diǎn)云分割領(lǐng)域，特別涉及一種有序提取地面的點(diǎn)云分割方法。?

背景技術(shù)

利用深度傳感器和位置姿態(tài)傳感器基于固定站或移動平臺獲取周圍場景的三維點(diǎn)云信息，近幾年由于其重建精度高、重建視角好而得到了快速發(fā)展。由于掃描場景涉及各種不同類型的物體，如建筑物、地面、以及樹木、行人、車輛等地面上物體，因此在點(diǎn)云建模之前需要通過點(diǎn)云分割將上述各部分彼此分開。之前方法處理點(diǎn)云分割均是將深度傳感器采集到的數(shù)據(jù)認(rèn)為是大量的無序離散點(diǎn)云，而忽視了在采集過程中深度傳感器逐列依次掃描的有用信息。聚類分割方法具有時間復(fù)雜度低，易于實現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，尤其是基于距離的聚類方法更適用于空間點(diǎn)云分割，其基本思想是對于空間中的點(diǎn)，將其周圍一定范圍內(nèi)的點(diǎn)和該點(diǎn)劃分至同一聚類，直至該聚類無法繼續(xù)擴(kuò)充。但對于室外場景，必須將地面提取出來才可以應(yīng)用聚類方法來進(jìn)行聚類分割，否則地面的存在會使所有地面上的其他物體連在一起，無法完成分割。當(dāng)前提取地面的方法采用隨機(jī)抽樣一致性算法（RANSAC），將地面作為當(dāng)前場景中的最大平面而直接得到，但這忽視了地面的起伏，以及不可避免的坡路地面情況，也影響了接下來在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的聚類分割來把地面上的各物體通過彼此點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離聚類分開的效果。?

發(fā)明內(nèi)容

（一）要解決的技術(shù)問題?

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：基于深度傳感器和位置姿態(tài)傳感?器獲取到的三維點(diǎn)云信息，如何提供一種有序提取地面的點(diǎn)云分割方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)大場景中涉及的起伏路面和坡路情況的技術(shù)問題，更好地完成點(diǎn)云分割。?

（二）技術(shù)方案?

為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種有序提取地面的點(diǎn)云分割方法，包括以下步驟：?

S1：深度傳感器對被測場景進(jìn)行逐列掃描，設(shè)置列數(shù)j在第一列時j=0;?

S2：根據(jù)深度傳感器坐標(biāo)系下相鄰點(diǎn)之間的角度變化關(guān)系，得到該列深度傳感器深度信息中在截止點(diǎn)i前屬于地面的部分和該列點(diǎn)的相對應(yīng)的本地坐標(biāo)；?

S3：依次在深度傳感器坐標(biāo)系和本地坐標(biāo)系下，判斷點(diǎn)i后的點(diǎn)是否屬于地面；?

S4：判斷被測場景中的每列深度傳感器深度信息是否均已處理，如果是，則點(diǎn)云地面部分提取完成，進(jìn)行步驟S5；反之令j=j+1，返回步驟S2；?

S5：對非地面點(diǎn)云進(jìn)行基于距離的聚類分割，將場景中的物體彼此分離。?

優(yōu)選地，所述步驟S2判斷截止i點(diǎn)位置的步驟包括：?

S21：對被觀測的每列深度傳感器深度信息，設(shè)置點(diǎn)序號i在每列深度信息對應(yīng)的點(diǎn)中第一個點(diǎn)i=0?

S22：計算深度傳感器坐標(biāo)系下相鄰兩點(diǎn)之間的高度差值Δy_i,i+1

水平差值Δx_i,i+1，并得到對應(yīng)角度差值?

Δα_i,i+1=tan_-1(Δy_i,i+1/Δx_i,i+1);?

S23：判斷對應(yīng)角度差值Δα_i,i+1是否小于閾值α_th，如果是，則該i點(diǎn)屬于地面，令i=i+1，返回步驟S22；反之，進(jìn)行步驟S24；?

S24：計算深度傳感器坐標(biāo)系下該i點(diǎn)與其后面第二點(diǎn)i+2對應(yīng)角度?差值Δα_i,i+2;?

S25：判斷對應(yīng)角度差值Δα_i,i+2是否小于閾值α_th，如果是，則該i點(diǎn)屬于地面，令i=i+1，返回步驟S22；反之，第i點(diǎn)即為地面部分的初步截止點(diǎn)，進(jìn)行步驟S26；?

S26：將該列深度傳感器場景數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為本地坐標(biāo)系下點(diǎn)云數(shù)據(jù)。?

優(yōu)選地，所述深度傳感器對被測場景逐列掃描如果為由下而上掃描，則深度傳感器采集到的每列數(shù)據(jù)中第一個點(diǎn)為起始點(diǎn)，最后一個點(diǎn)為終止點(diǎn)；如果為由上而下時，則所述的每列數(shù)據(jù)中第一個點(diǎn)為終止點(diǎn)，最后一個點(diǎn)為起始點(diǎn)。?

優(yōu)選地，所述閾值α_th與所述深度傳感器精度和采集場景的地面平整度有關(guān)。?

優(yōu)選地，所述步驟S3包括如下步驟：?

S31：設(shè)置初步截止i點(diǎn)后的第一點(diǎn)為k點(diǎn)，k=i+1;?

S32：在深度傳感器坐標(biāo)系下，計算k點(diǎn)分別與其后面兩點(diǎn)及前面兩點(diǎn)之間的角度θ_k,k+1,θ_k,k+2，θ_k,k-1,θ_k,k-2;?