[發明專利]基于領域點空間特征的三維激光點云去噪方法

有效

• 申請號: 202011180578.1
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112233039B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 章立峰;謝雄耀;方志斌;周彪;艾祖斌;李文強;翟俊蒞
• 申請（專利權）人: 中電建路橋集團有限公司;同濟大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 李慶

本發明提供一種基于領域點空間特征的三維激光點云去噪方法，包括步驟：S1：將原始數據點云讀入并存儲為n行3列點云數據集O；S2：將領域點及目標點P劃分為子集Q；S3：對所述子集Q中所有點云進行平面擬合；S4：將三維平面方程的平面沿法向量平移至目標點P處得到新的空間平面；S5：計算所述子集Q中除所述目標點P外其余點到所述空間平面的平均距離d，并保存為所述點云數據集O的第4列:S6：遍歷所有點，重復S2～S5步驟；S7：統計第4列數據的分布特征，根據分布范圍和置信區間選擇閾值f，保留小于閾值f的點云數據為去噪后結果。本發明的一種基于領域點空間特征的三維激光點云去噪方法，提高了去噪的準確度及效率。

技術領域

本發明涉及土木建筑、測繪領域，尤其涉及一種基于領域點空間特征的三維激光點云去噪方法。

背景技術

在隧道建設中，隧道變形監測作為保證施工安全及決定支護時間具有重要作用。然而由于傳統的變形測量技術測量效率極低，只能獲取少量布置的測點的變形數據，無法全面反映隧道的變形。需要通過三維激光進行全空間的監測工作，由于隧道中特殊環境，采集到的三維點云數據中包含大量由于揚塵等引起的噪點，過往對數據通過采用頻率域濾波、經驗判斷進行去噪，去噪效果不佳，效率低下。

發明內容

針對上述現有技術中的不足，本發明提供一種基于領域點空間特征的三維激光點云去噪方法，通過基于領域點空間特征的方法，提高去噪的準確度及效率。

為了實現上述目的，本發明提供一種基于領域點空間特征的三維激光點云去噪方法，包括步驟：

S1：將原始數據點云讀入并存儲為n行3列點云數據集O，n為大于等于1的自然數；

S2：選擇所述點云數據集O中的一目標點P(x_p,y_p,z_p)，x_p、y_p和z_p分別為所述目標點P的x軸、y軸和z軸的坐標值；利用knn算法檢索所述點云數據集O中距離該點距離最近的k個領域點(k≥3)，將所述領域點及所述目標點P劃分為一個子集Q；

S3：對所述子集Q中所有點云進行平面擬合，得到三維平面方程：

Ax+By+Cz+D＝0 (1)；

其中A、B、C分別是平面法向量在x，y，z方向上的投影分量，D為常數項；

S4：將所述三維平面方程的平面沿法向量平移至所述目標點P處得到新的空間平面，所述空間平面的公式為：

Ax+By+Cz+D′＝0 (2)；

其中，D′＝-(Ax_p+By_p+Cz_p) (3)；

S5：計算所述子集Q中除所述目標點P外其余點到所述空間平面的平均距離d，并保存為所述點云數據集O的第4列：

S6：遍歷所述點云數據集O中所有點，重復S2～S5步驟，此時所述點云數據集O為n行4列；

S7：統計所述點云數據集O第4列數據的分布特征，根據所述點云數據集O第4列數據的分布范圍和置信區間選擇閾值f，保留所述第4列數據小于所述閾值f的點云數據為去噪后結果。

本發明由于采用了以上技術方案，使其具有以下有益效果：

本發明的基于領域點空間特征的三維激光點云去噪方法，可以快速快速地去除三維點云數據中的噪音點，為隧道三維監測提供依據，在隧道監測中有很好的應用前景。

附圖說明

圖1為本發明實施例的基于領域點空間特征的三維激光點云去噪方法的流程圖；