[發(fā)明專利]一種基于三角網格的激光點云特征點提取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010870122.1
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN112036417B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發(fā)明（設計）人: 王文光;王浩然;張玉璽
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06V10/44
• 分類號: G06V10/44;G06T7/33;G06T17/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于三角網格的激光點云特征點提取方法，其特征在于步驟如下：

1)采用Crust算法對激光點云進行三角剖分，獲得初始的三角網格；

2)通過距離約束對初始三角網格進行預處理，去除錯誤連接；

3)根據共邊三角形個數提取點云的邊緣點，這里的邊緣點指激光掃描中形成的物體最外側輪廓點，是物體幾何形狀的邊緣； 具體的判斷方法為：將三角網格中各三角形的邊的集合記為E＝{e_i}，其中任一條邊e_i同時出現在網格中的兩個三角形s_i1，s_i2中，則三角形s_i1，s_i2為對應邊e_i的共邊三角形。可計算集合E中的各邊對應的共邊三角形的數量n(E)，如果邊e_i的共邊三角形只有一個，即：

n(e_i)＝1 (1)

則e_i為邊緣邊，e_i兩側的頂點為邊緣點；

4)根據三角網格中各頂點對應的三角形簇的面積變化標準差判斷空洞結構的邊界點，這里的邊界點指物體內部由于激光透過或全部被吸收而形成的沒有回波的區(qū)域與有回波的區(qū)域的分界點； 具體的判斷方法為：以p_j為頂點的多個三角形稱為頂點對應的三角形簇。計算p_j對應的三角形簇中各三角形面積，以及三角形簇面積的標準差σ_j，進一步可以得到三角網格中各個頂點對應的三角形簇面積標準差σ＝(σ₁，...，σ_M)，其中M為三角網格中頂點的個數，對σ中元素進行N個區(qū)間的直方圖統(tǒng)計，num_i表示落入第i個統(tǒng)計區(qū)間[a_i,b_i]的元素個數，則相鄰區(qū)間的元素個數的變化量為：

Δnum_k＝num_k-num_k-1 k＝2，...，N (2)

當表示第m個區(qū)間的元素個數發(fā)生突變，該區(qū)間的中心值為：

滿足σ_j＞th₁的頂點即為空洞結構的邊界點；

5)按照相鄰三角形夾角的大小判斷尖銳點，這里的尖銳點指物體表面形成尖銳凸起的區(qū)域對應的點；具體的判斷方法為：對三角網格中的三角形s_i，任一與其具有公共邊的相鄰三角形為s_j，可以計算s_i，s_j的法向量分別為n_i，n_j，通過法向量內積計算相鄰三角形s_i，s_j的夾角，即θ_ij＝arccos(n_i·n_j)，arccos()為反余弦運算，(n_i·n_j)為向量n_i,n_j的內積運算，在計算三角網格中各相鄰三角形的夾角均值和標準差的基礎上，可以給出尖銳點判斷的閾值：

th₂＝max(θ_a+λσ_θ,3π/4) (4)

式中，θ_a和σ_θ分別為整個三角網格中相鄰三角形夾角的均值和標準差。λ為加權系數，取值范圍為1-3，max()為取大運算，若θ_ij＞th₂則三角形s_i和s_j的公共邊的兩個頂點為尖銳點；

6)合并步驟3)、4)、5)中獲取的邊緣點、邊界點和尖銳點，即為所處理激光點云的特征點。