[發(fā)明專利]基于局部密度和改進(jìn)模糊C均值的環(huán)形鍛件點(diǎn)云去噪方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210081509.8
• 申請(qǐng)日: 2022-01-24
• 公開（公告）號(hào): CN114494059A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張玉存;高云龍;付獻(xiàn)斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T5/00
• 分類號(hào): G06T5/00;G06K9/62
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 張建

1.基于局部密度和改進(jìn)模糊C均值的環(huán)形鍛件點(diǎn)云去噪方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：利用參數(shù)自適應(yīng)的半徑濾波去噪方法，實(shí)現(xiàn)偏離點(diǎn)云模型結(jié)構(gòu)的離群點(diǎn)去噪，得到初次去噪后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

步驟2：利用基于密度的點(diǎn)云去噪方法，以互鄰域度的值作為劃分依據(jù)，將數(shù)據(jù)集劃分為核心集和備選集；針對(duì)兩個(gè)數(shù)據(jù)子集的數(shù)據(jù)特征使用不同的離群因子計(jì)算方法，通過離群度篩選出大尺度離群點(diǎn)；

步驟3：使用肘方法對(duì)步驟2中的核心集部分計(jì)算聚類劃分?jǐn)?shù)量c，基于互鄰域度的大小提出確定初始聚類中心位置的方法，隨后通過基于馬氏距離的模糊C聚類方法實(shí)現(xiàn)去噪和光順。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于局部密度和改進(jìn)模糊C均值的環(huán)形鍛件點(diǎn)云去噪方法，其特征在于：在所述步驟1中利用參數(shù)自適應(yīng)的半徑濾波去噪方法包括下步驟：

獲取激光掃描儀的點(diǎn)云數(shù)據(jù)集D，根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)整體的分布情況，計(jì)算適當(dāng)?shù)陌霃綖V波參數(shù)；其中，數(shù)據(jù)點(diǎn)個(gè)數(shù)為n；設(shè)數(shù)據(jù)點(diǎn)p在指定半徑內(nèi)鄰域點(diǎn)個(gè)數(shù)為q；數(shù)據(jù)集中與p距離最近的k個(gè)點(diǎn)為最近鄰域點(diǎn)NN_k(p)；

計(jì)算任一數(shù)據(jù)點(diǎn)p_i的k最近鄰域內(nèi)各點(diǎn)之間的平均距離對(duì)得到的各點(diǎn)k鄰域平均距離再取平均值，得到整體點(diǎn)云數(shù)據(jù)中各點(diǎn)的領(lǐng)域平均距離

遍歷每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，在濾波半徑的范圍內(nèi)，若其半徑鄰域中鄰域點(diǎn)個(gè)數(shù)達(dá)到指定的最低鄰域點(diǎn)個(gè)數(shù)Q則保留該點(diǎn)，否則把該點(diǎn)記作孤立點(diǎn)并刪除。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于局部密度和改進(jìn)模糊C均值的環(huán)形鍛件點(diǎn)云去噪方法，其特征在于：在所述步驟2中，將數(shù)據(jù)集分為核心集和備選集，包括以下步驟：

以步驟1中統(tǒng)計(jì)的全部對(duì)象的k鄰域數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在p的k臨近點(diǎn)o中確定p與o的最遠(yuǎn)距離為k-dist(p)，在o點(diǎn)中與p構(gòu)成互為k臨近點(diǎn)的部分作為p的互鄰域點(diǎn)，記作p的互鄰域點(diǎn)集MNS，如下式所示：

MNS_k(p)＝{o|o∈NN_k(p)∧p∈NN_k(q)}

將對(duì)象p的互鄰域點(diǎn)在k最近鄰點(diǎn)中占比定義為互鄰域度當(dāng)MND的值大于設(shè)定的閾值μ，將該數(shù)據(jù)標(biāo)記為點(diǎn)云數(shù)據(jù)D的核心集D_a，數(shù)量記作n_a；否則將其標(biāo)記為備選集D_b，數(shù)量記n_b，如下式所示：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于局部密度和改進(jìn)模糊C均值的環(huán)形鍛件點(diǎn)云去噪方法，其特征在于：在所述步驟2中，對(duì)核心集和備選集的計(jì)算離群因子，包括以下步驟：

將點(diǎn)云數(shù)據(jù)D劃分成核心集與備選集兩個(gè)部分后，根據(jù)其不同的數(shù)據(jù)特點(diǎn)，對(duì)兩個(gè)數(shù)據(jù)集使用不同的方法去噪；

對(duì)核心集的數(shù)據(jù)使用計(jì)算局部離群點(diǎn)因子的方法LOF獲得每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的離群度，LOF_k(p)的值越高，則p是離群點(diǎn)的程度就越大，計(jì)算方法如下式所示：

*對(duì)于備選集的數(shù)據(jù)在計(jì)算離群因子時(shí)，不但要考慮數(shù)據(jù)點(diǎn)的最近鄰居，同時(shí)也要考慮反最近鄰RNN_k(p)的數(shù)據(jù)，計(jì)算綜合離群因子值INFLO_k(p)，如下式所示：

其中，IS_k(p)是對(duì)象p的第k距離鄰域NN_k(p)和逆第k距離鄰域RNN_k(p)的并集，den(p)指對(duì)象p的局部密度，表示為對(duì)象p的k距離的倒數(shù)。