[發明專利]一種基于點云的室內場景物體提取方法

有效

• 申請號: 201810840778.1
• 申請日: 2018-07-27
• 公開（公告）號: CN109034065B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 寧小娟;馬杰;王鋒濤;王映輝
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G06V20/20
• 分類號: G06V20/20;G06V10/26;G06T7/187
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 許志蛟

1.一種基于點云的室內場景物體提取方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，讀入場景中原始三維點云數據，采用基于K-近鄰的鄰域平均距離算法判斷并去除場景數據離群點；

步驟2，在場景中建立XYZ三維坐標系，通過三維坐標旋轉變換將傾斜的場景數據旋轉至豎直方向；

所述步驟2的具體操作為：

步驟2.1，獲取場景中主平面法向量v₀'

設場景中主趨勢方向為v₁、次趨勢方向為v₂，主趨勢方向v₁與次趨勢方向v₂形成的平面稱為主平面，則主平面法向量v₀'＝v₁×v₂，

令主平面法向量v₀'＝v₁×v₂＝{x₀',y₀',z₀'}、v₁＝{x₁,y₁,z₁}、v₂＝{x₂,y₂,z₂}，則主平面法向量v₀'可轉化為公式(2)，

其中參數x₀'、y₀'、z₀'分別表示法向量v₀'對應XYZ軸的坐標值，參數x₁、y₁、z₁分別表示主趨勢方向v₁對應XYZ軸的坐標值，參數x₂、y₂、z₂分別表示次趨勢方向v₂對應XYZ軸的坐標值；

步驟2.2，通過步驟2.1主平面法向量與場景平面法向量夾角判斷場景平面是否為水平平面或豎直平面；若兩者夾角不大于θ，θ＝30°，則場景平面視為水平平面，否則視為豎直平面；

步驟2.3，針對水平平面，獲取旋轉方向向量，隨后對場景坐標轉換至豎直方向，得到旋轉之后的點云場景；

步驟3，經過步驟2旋轉后，使用隨機抽樣一致性算法進行場景平面的檢測，隨后去除場景中地面和墻面，對于由物體遮擋造成的點云數據缺失的情況，使用分割優化，分割形成多個子場景；

步驟4，通過對步驟3得到的子場景中最大水平平面及其上方是否存在點來判斷其上方是否有物體存在，如果存在則進行提取，從而完成整個場景中所有物體的提取。

2.根據權利要求1所述的一種基于點云的室內場景物體提取方法，其特征在于，所述步驟1的具體操作為：

步驟1.1，采用K-D樹組織原始三維點云數據；

步驟1.2，取步驟1.1中任意一點P_i的K近鄰N(P)，其中P_i∈S，S表示三維點云集合，N(P)表示任意一點P_i的K近鄰；

步驟1.3，計算步驟1.2中點P_i與K鄰域內各個點之間的平均距離，并取其平均值D(P_i)，如公式(1)：

其中，參數k表示近鄰點個數，參數P_j表示P_i的K近鄰中的第j個點；

步驟1.4，判斷步驟1.3中D(P_i)與設定的閾值D_σ的大小，若D(P_i)＞D_σ，則認為該點為離群噪聲點，刪除；若D(P_i)≤D_σ，則認為該點為不是離群噪聲點，保留；

步驟1.5，重復步驟1.2至步驟1.4，直至判斷并刪除完所有離群噪聲點。