[發(fā)明專利]一種激光點(diǎn)云與密集匹配點(diǎn)云融合方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210012948.3
• 申請(qǐng)日: 2022-01-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114463522A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝洪;閆利;任大偉;韋朋成;李瑤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T19/20
• 分類號(hào): G06T19/20;G06T17/00
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 王琪

1.一種激光點(diǎn)云與密集匹配點(diǎn)云融合方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，以激光點(diǎn)云和密集匹配點(diǎn)云作為輸入，首先對(duì)兩類點(diǎn)云進(jìn)行去噪和配準(zhǔn)；

步驟2，采用基于PCA的點(diǎn)云法向量估計(jì)方法為兩類點(diǎn)云計(jì)算法向量，并進(jìn)一步計(jì)算表面曲率；

步驟3，以激光點(diǎn)云為基準(zhǔn)，利用圖割優(yōu)化的點(diǎn)云分割算法去除兩類異源點(diǎn)云之間的冗余和分層，并通過(guò)最小化能量函數(shù)獲得密集匹配點(diǎn)云的二分類標(biāo)簽集L，刪除標(biāo)簽為0的密集匹配點(diǎn)；

步驟4，采用引導(dǎo)濾波鄰域點(diǎn)選擇策略，為待處理點(diǎn)選擇恰當(dāng)比例的密集匹配點(diǎn)和激光點(diǎn)作為幾何鄰域點(diǎn)集；

步驟5，基于步驟2中的表面曲率和步驟4中得到的幾何鄰域點(diǎn)集，采用表面曲率加權(quán)的引導(dǎo)點(diǎn)云濾波算法對(duì)靠近兩類點(diǎn)云的交界處的密集匹配點(diǎn)云進(jìn)行平滑處理，將激光點(diǎn)云與平滑后的密集匹配點(diǎn)云合并即可得到融合點(diǎn)云。

2.如權(quán)利要求1所述的一種激光點(diǎn)云與密集匹配點(diǎn)云融合方法，其特征在于：

步驟2的具體實(shí)現(xiàn)方式如下；

對(duì)于地面激光掃描點(diǎn)云或影像密集匹配點(diǎn)中的任一采樣點(diǎn)p_i，查找其k個(gè)局部近鄰點(diǎn)，對(duì)局部鄰域協(xié)方差矩陣進(jìn)行特征值分解，協(xié)方差矩陣的最小特征值對(duì)應(yīng)的特征向量即為點(diǎn)p_i的法向量；

其中，k是點(diǎn)p_i的局部鄰域內(nèi)的點(diǎn)數(shù)，是局部鄰域的質(zhì)心，λ_j、v_j分別是協(xié)方差矩陣的第j個(gè)特征值和對(duì)應(yīng)的特征向量，定義特征值滿足λ₀≤₁≤λ₂，則點(diǎn)p_i的表面曲率δ為

3.如權(quán)利要求1所述的一種激光點(diǎn)云與密集匹配點(diǎn)云融合方法，其特征在于：

步驟3的具體實(shí)現(xiàn)方式如下；

給定兩類異源點(diǎn)云，即密集匹配點(diǎn)云和激光點(diǎn)云經(jīng)過(guò)配準(zhǔn)可得到混合點(diǎn)云，根據(jù)密集匹配點(diǎn)云與激光點(diǎn)云的相似程度和密集匹配點(diǎn)云鄰域之間的幾何和顏色關(guān)系，定義能量函數(shù)如下：

其中，L＝{l_i}是密集匹配點(diǎn)云的二分類標(biāo)簽集，且l_i∈{0,1}，標(biāo)簽為0表示該密集匹配點(diǎn)存在替代激光點(diǎn)，需刪除，反之則保留；λ是正則化因子，是判別函數(shù)，能量函數(shù)的數(shù)據(jù)項(xiàng)體現(xiàn)了密集匹配點(diǎn)在激光點(diǎn)云中有替代點(diǎn)的可能性，

其中，φ∈[0,1]，φ_i越接近1表示密集匹配點(diǎn)存在替代點(diǎn)，點(diǎn)p_i越可能被刪除，σ_b是調(diào)節(jié)點(diǎn)云鄰近距離的參數(shù)，d_i是密集匹配點(diǎn)p_i和最近鄰激光點(diǎn)q_i之間的歐氏距離，θ_i是點(diǎn)p_i和最近鄰激光點(diǎn)q_i之間的法向量夾角，點(diǎn)p_i獲得標(biāo)簽l_i的懲罰項(xiàng)定義如下：

為了平滑分割，根據(jù)點(diǎn)p_i與其k近鄰內(nèi)點(diǎn)之間的幾何與顏色信息定義能量函數(shù)的平滑項(xiàng)為，

其中，d_ij是密集匹配點(diǎn)p_i與最鄰近密集匹配點(diǎn)p_j之間的幾何歐氏距離，med d_ij是點(diǎn)p_i與其k個(gè)近鄰域點(diǎn)的距離中值，d(c_i,c_j)是點(diǎn)p_i與p_j之間的RGB顏色歐氏距離，σ_c是調(diào)節(jié)RGB差異的參數(shù)。

4.如權(quán)利要求1或3所述的一種激光點(diǎn)云與密集匹配點(diǎn)云融合方法，其特征在于：使用基于α擴(kuò)張的圖割算法最小化能量函數(shù)。