[發明專利]一種點云分割方法及裝置

有效

• 申請號: 201410410469.2
• 申請日: 2014-08-20
• 公開（公告）號: CN104143194B
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 朱曉鑫;周瑩;謝翔;王丹;李國林;唐維俊;王志華
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06T7/136
• 分類號: G06T7/136;G06K9/62
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 李相雨

1.一種點云分割方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

S1：通過深度傳感器對被測場景進行逐列掃描，以獲取所述被測場景的深度信息，將所述被測場景的深度信息進行坐標轉換，以獲得所述被測場景在本地坐標系下的三維信息；

S2：從所述三維信息中分割出地面點云；

S3：通過自適應閾值的聚類分割方式對非地面點云進行聚類分割，所述非地面點云為所述三維信息中除所述地面點云之外的其他點云，

其中，步驟S2中，從所述三維信息中分割出地面點云具體包括：

S201：以列為單位遍歷所述三維信息，并將遍歷到的一列作為當前列；

S202：按照從下至上的方向遍歷所述當前列的每個點；

S203：計算遍歷到的當前點的Z軸坐標和所述深度傳感器所在位置的地面高度之差的絕對值，若所述絕對值小于高度閾值，則將所述當前點作為第一個初始點Ps(1)，執行步驟S204，否則返回步驟S 202；

S204：檢測初始點Ps(k)之后的截止點Pe(k)，并將所述初始點Ps(k)和截止點Pe(k)作為一對；

S205：檢測截止點Pe(k)之后的初始點Ps(k+1)，若檢測到初始點Ps(k+1)，則令k＝k+1，并返回步驟S204，否則將每對初始點Ps(k)與截止點Pe(k)及每對初始點Ps(k)與截止點Pe(k)之間的點作為地面點加入所述地面點云，并執行步驟S206；

S206：判斷所述三維信息的每一列是否均被遍歷到，若是，則執行步驟S3，否則將當前列的下一列作為當前列，并返回步驟S202，

其中，所述截止點與下一個相鄰點的連線與XOY平面形成的角度大于角度閾值。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S3中，通過自適應閾值的聚類分割方式對非地面點云進行聚類分割具體包括：

S301：采用固定的初始閾值dth(0)對所述非地面點云進行聚類分割；

S302：遍歷聚類分割所獲得的每個聚類；

S303：根據聚類體量計算遍歷到的當前聚類的自適應閾值dth(w)，判斷所述自適應閾值dth(w)是否小于所述初始閾值dth(0)，若是，則基于所述自適應閾值dth(w)對所述當前聚類進行進一步分割；

S304：判斷所述聚類分割所獲得到的每個聚類是否均被遍歷到，若否，則將當前聚類的下一聚類作為當前聚類，并返回步驟S303。

3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟S303中，根據聚類體量計算遍歷到的當前聚類的自適應閾值dth(w)具體包括：

S3031：遍歷所述當前聚類中的每個點，將遍歷到的當前點結合其鄰域點擬合平面，并將擬合獲得的平面的法向量作為所述當前點的法向量；

S3032：計算所述當前聚類中所有點的法向量的平均值，并將所述平均值作為所述當前聚類的法向量；

S3033：將所述當前聚類中的所有點均投影至投影平面上，在所述投影平面上選取包含所有投影點的最小矩形，所述投影平面為與所述當前聚類的法向量垂直的平面；

S3034：通過下式計算所述當前聚類的自適應閾值dth(w)，

dth(w)＝k₁·L(w)+k₂

其中，L(w)為所述最小矩形的短邊長度，k₁和k₂為常數。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S3中，通過自適應閾值的聚類分割方式對非地面點云進行聚類分割具體包括：

S311：遍歷所述非地面點云中的每個點，計算遍歷到的當前點的自適應閾值；

S312：根據所述非地面點云中每個點的自適應閾值對所述非地面點云進行聚類分割。

5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，步驟S311中，通過下式計算遍歷到的當前點的自適應閾值dth，

其中，L為所述當前點的深度信息，A為所述深度傳感器的角分辨率，v為所述深度傳感器在水平方向的移動速度，f為所述深度傳感器的掃描頻率，α為掃描線所在平面與v的方向之間的夾角，所述掃描線所在平面為所述深度傳感器的中心點與所述被測場景的第T列所在的平面，所述第T列為包括所述當前點的一列，β為掃描線所在平面與被測場景中被測物體表面的夾角，A_w為深度傳感器掃描的有效角度，ΔL為L的誤差值，Δv為v的誤差值，Δα為α的誤差值。