[發明專利]一種基于存活概率的點云精簡方法

有效

• 申請號: 202010427712.7
• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN111652855B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 梁晉;赫景彬;劉世凡;李成宏;馬金澤;苗澤華;鄔宏
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/60;G01B11/24
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 覃婧嬋

1.一種基于存活概率的點云精簡方法，所述方法包括以下步驟：

第一步驟，讀取原始點云數據，基于kdtree算法對所述原始點云數據建立拓撲關系，獲取每一個數據點的半徑r范圍內所有鄰域點；

第二步驟，基于主成分分析法使用多線程并行計算對每一個數據點及其鄰域點進行協方差分析以獲得協方差矩陣，分別計算所述協方差矩陣的三個特征值λ₁、λ₂、λ₃，所述數據點對應曲率為

第三步驟，將所有數據點按照是否為邊界點分為邊界點或非邊界點，將非邊界點按曲率大小進行排序，按照預定閾值分為高曲率點與低曲率點，邊界點、高曲率點、低曲率點點數分別為n₁、n₂、n₃，

第四步驟，根據預定精簡比率比與n₁、n₂、n₃的大小，計算邊界點、高曲率點和低曲率點所需刪減的點數，其中，先將低曲率點刪減，其次是高曲率點，最后是邊界點，基于點云的精簡比率以及邊界點、高曲率點和低曲率點的點數確定存活概率模型，對每個邊界點、高曲率點和低曲率點賦予存活概率，其中，邊界點存活概率最大，非邊界點存活概率隨曲率從大到小遞減，

第五步驟：基于多線程并行計算遍歷點云的每一個數據點，每一次隨機生成一個大小在0到1之間的隨機數，比較所述隨機數與存活概率，當該隨機數小于存活概率時，所述數據點保留下來，否則刪除，以獲得精簡后的點云數據。

2.根據權利要求1所述的方法，其中，第一步驟中，統計每一個數據點的鄰域內點數n_i，其中，半徑r為5mm，當n_i＜5時，所述數據點判定為離群點且將該點刪除，鄰域點查找操作結束后總點數變為n。

3.根據權利要求1所述的方法，其中，第二步驟中，基于主成分分析法使用多線程并行計算中，將每個數據點p及其鄰域點p_i以所述數據點p為中心進行中心化，對中心化后的點進行協方差分析，獲得協方差矩陣A，

其中，n為總點數，A為對稱半正定矩陣，其所有特征向量為實數，并且特征向量相互正交。

4.根據權利要求1所述的方法，其中，λ₁大于λ₂，λ₂大于λ₃。

5.根據權利要求1所述的方法，其中，第三步驟中，每一個數據點邊界點判定包括將所述數據點與其鄰域點向所述數據點所在切平面投影，將各個鄰域點與位于中心的中心點相連求出最大夾角α，當α大于90°時，將所述數據點判定為邊界點。

6.根據權利要求1所述的方法，其中，第四步驟中，存活概率模型中，只對低曲率點進行精簡，邊界點與高曲率點對應存活概率為1、低曲率點存活概率為(n₃-nr₀)/n₃，精簡后最少的點數閾值為n₁+n₂+kr₀n₃，其中，n₁為邊界點數、n₂為高曲率點數、n₃為低曲率點數，r₀為點云預定精簡比率，k為低曲率點最低采樣比，n為總點數。