[發明專利]一種基于類灰度圖像的八叉樹地圖空洞補全方法

在審

• 申請號: 202110779087.7
• 申請日: 2021-07-09
• 公開（公告）號: CN113487485A
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 李小倩;李月華;朱世強;謝天;何偉;張健
• 申請（專利權）人: 之江實驗室
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;G06T3/00;G06T5/00;G06T7/13
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 賈玉霞

1.一種基于類灰度圖像的八叉樹地圖空洞補全方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：讀取八叉樹地圖；

步驟二：提取所述八叉樹地圖中每個柵格的中心點三維坐標，組成坐標集，并將每個柵格的中心點投影到世界坐標系下的俯視平面，利用雙線性插值法補全孤立的地圖空洞點的高度信息，將補全后的地圖空洞點加入坐標集，并將更新后的坐標集轉換為二維灰度圖像；

步驟三：基于Canny算子和梯度算子優化的Criminisi算法，對所述二維灰度圖像像素異常區域進行修復，確定像素異常區域對應的待補全塊狀空洞區域內所有柵格中心點的空間位置；

步驟四：將所述地圖空洞點和待補全塊狀空洞區域所有柵格中心點的空間位置存儲到八叉樹地圖，以實現地圖補全。

2.根據權利要求1所述的基于類灰度圖像的八叉樹地圖空洞補全方法，其特征在于，所述步驟二通過如下步驟來實現：

(2.1)提取所述八叉樹地圖中每個柵格的中心點三維坐標，組成坐標集，將所述中心點投影到世界坐標系下的俯視平面，即xoy平面，然后將其中孤立的地圖空洞點的高度設置為異常值，并提取所投影平面各坐標點的最大高度值；

(2.2)利用雙線性插值法補全所述xoy平面中孤立的地圖空洞點的高度信息，并將補全后的孤立空洞點加入坐標集，更新坐標集；

(2.3)將更新后坐標集中坐標點的x值和y值，依據地圖的邊界大小和八叉樹地圖分辨率的大小進行縮放和平移，即分別將x值和y值的最小值變換到像素坐標原點，并將以八叉樹地圖分辨率為間隔的坐標點變換成連續像素坐標點，坐標點對應的高度z值變換成相應像素點的像素值，從而將坐標集轉換為二維灰度圖像。

3.根據權利要求2所述的基于類灰度圖像的八叉樹地圖空洞補全方法，其特征在于，所述步驟三通過如下步驟來實現：

(3.1)根據所述異常值對應的二維灰度圖像中像素異常區域，確定對應的待補全塊狀空洞區域及其邊界；

(3.2)利用Canny算子和梯度算子相結合優化優先權函數，平衡置信度和數據項對優先級的影響，計算邊緣像素的優先權，并找到具有最大優先權的目標塊，利用Criminisi算法搜索與目標塊最匹配的已知像素塊，對所述目標塊進行修復，完成灰度圖像中此處異常像素值的更新；

(3.4)篩選上述更新后二維灰度圖像異常像素點，并重新確定其邊界，重復(3.2)和(3.3)，直到完成所有異常像素點像數值的更新；

(3.5)根據上述更新值，確定所有異常像素點的像素值，再通過逆變換，將連續像素坐標點轉換為x和y坐標值，將對應像素點的像素值轉換為高度值z，從而確定所有地圖補全點的三維空間位置。

4.根據權利要求2所述的基于類灰度圖像的八叉樹地圖空洞補全方法，其特征在于，所述地圖空洞點的高度信息的計算公式如下：

其中，H_a是孤立的地圖空洞點(x_a，y_a)的高度，H₁₁、H₂₁、H₁₂和H₂₂分別是緊鄰該孤立空洞點四個正方向的坐標點(x₁，y₁)、(x₂，y₁)、(x₁，y₂)和(x₂，y₂)所對應的高度信息；緊鄰該孤立空洞點四個正方向的坐標點，即選取平行于x方向和y方向，距離該地圖空洞點一個八叉樹地圖的分辨率間隔的點，即x₁＝x_a-0.5，x₂＝x_a+0.5，y₁＝y_a-0.5，y₂＝y_a+0.5，從而保證所篩選出的地圖空洞點為孤立的單個點。

5.根據權利要求3所述的基于類灰度圖像的八叉樹地圖空洞補全方法，其特征在于，所述Canny算子和梯度算子相結合優化優先權函數為

P(p)＝αC(p)+βD(p)+γLG(p)

其中，系數α、β、y為根據不同的圖像的紋理特征調整的權重因子，C(p)為Criminisi算法中的置信項，為待修復像素塊中的已知信息之和與待修復像素塊面積的比值；D(p)為Criminisi算法中的數據項，表示待修復像素塊中的結構信息；LG(x，y)為結構項，

LG(x，y)＝|dx(i，j)|+|dy(i，j)|

dx(i，j)＝Canny(i+1，j)-Canny(i，j)；

dy(i，j)＝Canny(i，j+1)-Canny(i，j)；

dx(i，j)和dy(i，j)分別代表點(i，j)在x方向、y方向的Canny值變化量。