[發明專利]一種動態點云修復方法、裝置及計算機設備

在審

• 申請號: 202110243045.1
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN113012063A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 黃燕;楊川川;陳浩;嚴偉振
• 申請（專利權）人: 北京未感科技有限公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 張萌

本發明提供一種動態點云修復方法、裝置及計算機設備。該動態點云修復方法包括：首先確定原始動態點云包含的待修復孔洞以及包含待修復孔洞的目標幀，然后根據目標幀的前后相鄰幀的實際點云，獲得對應待修復孔洞的稀疏點云，將實際點云劃分為多個體素，再根據稀疏點云和待修復孔洞邊界點，獲得網格化孔洞。最后，在實際點云包含的全部體素中查找與每個網格關聯的體素，將全部與網格關聯的體素包含的點云數據填充到原始動態點云的待修復孔洞。本發明只需要對缺失區域的三維空間構建局部網格，不需要構建整體網格模型，可以節約點云預處理的計算成本。同時，通過匹配局部體素信息進行修復，可以避免空間中大量數據計算。

技術領域

本發明涉及圖像處理領域，尤其涉及一種動態點云修復方法、裝置及計算機設備。

背景技術

點云由三維空間中的一組點組成，是同一個空間參考系中描述目標物體空間分布及其幾何形狀表面特性的海量點集合。在獲取目標物體表面所有采樣點的空間坐標后，得到的全部點的集合即為“點云”，點云在遺產重建、增強現實和自動駕駛等領域得到廣泛的應用。

然而，在三維物體的掃描捕捉過程中，由于激光雷達的不完整的掃描視圖、可見視野的局限性、目標物體表面材料對激光束的反射率和吸收率以及掃描采集單元固有的局限性等因素，會對目標物體點云數據的測量造成影響，使采集的點云呈現出數據缺失的空洞，這些空洞必然會對點云數據的應用產生影響。所以在點云采集過程中及后續的點云數據應用處理前必須對點云的空洞進行檢測和修復，提高點云數據質量。

近年來，三維點云處理領域中的點云修復技術在各行業的應用優勢日益突出，例如自動駕駛、安防場景模擬、智慧城市、醫療應用及電力線路檢測維修等，這些應用大多涉及動態的三維點云數據處理技術。動態的三維點云數據相較于靜態三維點云，其可以更好呈現目標物體的運動變化信息，包括全局的剛體運動和局部的非剛體變化。現有的針對三維點云修復方法的研究多數集中于靜態點云的實例，針對動態點云的修復研究相對較少，所以探索并研究高效的三維點云修復方法，尤其是動態的點云修復技術，自動化地實現動態三維點云中缺失部分的重建，使修復后的目標點云在三維空間中保持高保真度、減少幾何結構的損失已經成為了現階段點云研究應用領域亟需解決的重大問題。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種動態點云修復方法、裝置及計算機設備，具體方案如下：

第一方面，本申請實施例提供了一種動態點云修復方法，所述方法包括：

確定原始動態點云包含的待修復孔洞以及包含待修復孔洞的目標幀，其中，所述目標幀為所述原始動態點云對應的連續幀中包含待修復孔洞的任一幀；

根據所述目標幀的前后相鄰幀的實際點云，獲得對應所述待修復孔洞的稀疏點云，以及，將所述實際點云劃分為多個體素；

根據所述待修復孔洞的邊界點和所述稀疏點云，獲得網格化孔洞，其中，所述邊界點為所述待修復孔洞邊界上的點，所述網格化孔洞包含多個連續的網格，每個網格至少覆蓋一個稀疏點；

在所述實際點云包含的全部體素中查找與每個網格關聯的體素，將全部與網格關聯的體素包含的點云數據填充到原始動態點云的待修復孔洞。

根據本申請公開的一種具體實施方式，所述確定原始動態點云包含的待修復孔洞的步驟，包括：

采用K鄰域法檢測所述原始動態點云中所有的閉環邊界，所述閉環邊界包括點云表面邊界和待修復孔洞邊界；

利用主成分分析法在所有所述閉環邊界中識別出待修復孔洞邊界。

根據本申請公開的一種具體實施方式，所述根據所述目標幀的前后相鄰幀的實際點云，獲得對應所述待修復孔洞的稀疏點云的步驟，包括：

根據所述目標幀的前后相鄰幀的實際點云構建光流-場景流的關系模型；

通過所述光流-場景流的關系模型預測待修復孔洞區域的場景流矢量；