[發明專利]地物三維變化檢測方法、電子設備及存儲介質

在審

• 申請號: 202210455945.7
• 申請日: 2022-04-28
• 公開（公告）號: CN114820734A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 張云生;柴佳興;楊振;李海峰
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G06T7/33
• 分類號: G06T7/33;G06T7/62;G06K9/62;G06V10/762
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 李發軍;曾利平

1.一種地物三維變化檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：讀取兩個時相的點云，對其進行精配準，并以精配準后兩個時相的點云中的其中一個作為參考時相點云，另一個作為待檢測時相點云；

步驟2：計算所述待檢測時相點云、參考時相點云的法向量；

步驟3：計算所述待檢測時相點云中每個待檢測點的法向量與z方向之間的夾角θ；

若夾角θ小于角度閾值T_angle，則搜索待檢測點在參考時相點云中xy平面上的k個鄰近點，并對該k個鄰近點進行聚類，得到第一聚類結果，根據所述第一聚類結果選擇合適的聚類簇計算局部歐式距離和局部密度；否則搜索待檢測點在參考時相點云三維空間的k個鄰近點，并計算局部歐式距離和局部密度；

步驟4：根據所述局部密度改善局部歐式距離，得到密度自適應局部歐式距離；

步驟5：將所述待檢測時相點云中密度自適應局部歐式距離大于距離閾值T_d的待檢測點提取到候選變化區域；

步驟6：搜索所述候選變化區域內候選變化點q_i在待檢測時相點云中xy平面上的k個鄰近點，并對該k個鄰近點進行聚類，得到第二聚類結果，根據所述第二聚類結果對候選變化點q_i進行移出或不移出候選變化區域的處理；

步驟7：對經過所述步驟6處理后的候選變化區域內的點進行聚類，并根據每個聚類簇的平均密度計算該聚類簇對應的面積S；若面積S大于面積閾值T_area，則認為該聚類簇發生變化；否則認為該聚類簇為誤檢測；

優選地，所述步驟1中，采用ICP算法對兩個時相的點云進行精配準。

2.如權利要求1所述的地物三維變化檢測方法，其特征在于，所述步驟2中，計算所述待檢測時相點云、參考時相點云的法向量的具體實現過程為：

建立所述待檢測時相點云的三維KD樹以及所述參考時相點云的三維KD樹；

根據所述三維KD樹分別計算所述待檢測時相點云、參考時相點云的法向量。

3.如權利要求1所述的地物三維變化檢測方法，其特征在于，所述步驟3中，夾角θ的計算公式為：

其中，n_x為待檢測點的法向量在x方向上的值，n_y為待檢測點的法向量在y方向上的值。

4.如權利要求1所述的地物三維變化檢測方法，其特征在于，所述步驟3中，選擇合適的聚類簇計算局部歐式距離和局部密度的具體實現過程為：

條件A：若所述第一聚類結果中聚類簇的數量為1，則將該k個鄰近點放入參數計算點簇；

條件B：若所述第一聚類結果中聚類簇的數量為2，且該k個鄰近點中高程值最大的點的法向量與z方向之間的夾角小于角度閾值T_angle，則將最遠離檢測點的聚類簇放入參數計算點簇；

若不滿足條件A和條件B，則將最近鄰檢測點的聚類簇放入參數計算點簇；

根據所述參數計算點簇中的點計算局部歐式距離；

計算所述參數計算點簇的中心，在參考時相點云中搜索k_d個鄰近點計算局部密度；

優選地，所述局部歐式距離的計算公式為：

其中，d_Loc為局部歐式距離，k_r為參數計算點簇中近鄰點數量，為待檢測點在參考時相點云的第j個近鄰點，(x_i,y_i,z_i)為待檢測點的三維坐標，(x_j,y_j,z_j)為點的三維坐標；

優選地，所述局部密度的計算公式為：

其中，ρ_Loc為局部密度，k_d為參考時相點云中近鄰點的數量，r_max為參數計算點簇的中心到k_d個鄰近點的最大距離。