一種點云數(shù)據(jù)去噪的方法和系統(tǒng)技術方案

本發(fā)明專利技術實施例提供了一種點云數(shù)據(jù)去噪的方法和系統(tǒng)，其中，所述方法包括：獲取三維點云數(shù)據(jù)；將所述三維點云數(shù)據(jù)投影到二維平面，得到二維點云數(shù)據(jù)；對所述二維點云數(shù)據(jù)進行近鄰去噪。本發(fā)明專利技術實施例將三維點云數(shù)據(jù)投影到二維平面上，得到二維點云數(shù)據(jù)，即將三維點云數(shù)據(jù)轉換為二維點云數(shù)據(jù)，減少了點云數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量，后續(xù)對二維點云數(shù)據(jù)進行近鄰去噪，相對于對三維點云數(shù)據(jù)進行近鄰去噪，減少了計算的數(shù)據(jù)量，提高了去噪的效率。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術實施例涉及計算機視覺
，尤其涉及一種點云數(shù)據(jù)去噪的方法和系統(tǒng)。
技術介紹
隨著科學技術的進步，以及人們對世界認知需求的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的機器視覺已經不能滿足人們對于三維物體識別的要求。由于三維影像不受光源照射方向及物體表面的發(fā)射特性的影響，而且不存在陰影，所以可以更準確地表現(xiàn)物體目標表面的三維深度信息。在通過三維掃描儀或激光測距儀等設備獲取三維點云數(shù)據(jù)時，由于設備本身的缺陷，或者人為擾動使得獲取的三維點云數(shù)據(jù)中存在噪聲點。噪聲點的存在嚴重影響三維建模中的特征提取、特征匹配以及曲面的重建等過程。通常情況下，首先要對三維點云數(shù)據(jù)進行去噪、空洞修補等預處理操作，以提高后期處理的效率和可靠性。因此，點云去噪一直是人們研究的重點。對散亂點云數(shù)據(jù)去操通常采用三維空間搜索的方法，此類方法簡單易于實現(xiàn)，但當面對數(shù)據(jù)量較大的點云數(shù)據(jù)時，此類方法存在計算量大、搜索效率低和準確率低的問題。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術實施例提供了一種點云數(shù)據(jù)去噪的方法和系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的散亂點云數(shù)據(jù)去噪方法計算量大、準確率低的問題。根據(jù)本專利技術實施例的一方面，提供了一種點云數(shù)據(jù)去噪的方法，包括：獲取三維點云數(shù)據(jù)；將所述三維點云數(shù)據(jù)投影到二維平面，得到二維點云數(shù)據(jù)；對所述二維點云數(shù)據(jù)進行近鄰去噪。根據(jù)本專利技術實施例的另一方面，提供了一種點云數(shù)據(jù)去噪的系統(tǒng)，包括：獲取模塊，用于獲取三維點云數(shù)據(jù)；投影模塊，用于將所述三維點云數(shù)據(jù)投影到二維平面，得到二維點云數(shù)據(jù)；去噪模塊，用于對所述二維點云數(shù)據(jù)進行近鄰去噪。根據(jù)本專利技術實施例提供的點云數(shù)據(jù)去噪的方法和系統(tǒng)，通過獲取三維點云數(shù)據(jù)；將三維點云數(shù)據(jù)投影到二維平面，得到二維點云數(shù)據(jù)；對二維點云數(shù)據(jù)進行近鄰去噪。因此，本專利技術實施例在對三維點云數(shù)據(jù)進行去噪之前，將三維點云數(shù)據(jù)投影到二維平面上，得到二維點云數(shù)據(jù)，即將三維點云數(shù)據(jù)轉換為二維點云數(shù)據(jù)，減少了點云數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量，后續(xù)對二維點云數(shù)據(jù)進行近鄰去噪，相對于對三維點云數(shù)據(jù)進行近鄰去噪，減少了計算的數(shù)據(jù)量，提高了去噪的效率。附圖說明圖1是根據(jù)本專利技術實施例一的一種點云數(shù)據(jù)去噪的方法的步驟流程圖；圖2是根據(jù)本專利技術實施例二的一種點云數(shù)據(jù)去噪的方法的步驟流程圖；圖3a是根據(jù)本專利技術實施例二的一種點云數(shù)據(jù)去噪的方法的中值濾波的原始點效果圖；圖3b是根據(jù)本專利技術實施例二的一種點云數(shù)據(jù)去噪的方法的中值濾波后的效果圖；圖4是根據(jù)本專利技術實施例三的一種點云數(shù)據(jù)去噪的系統(tǒng)的結構框圖；圖5是根據(jù)本專利技術實施例四的一種點云數(shù)據(jù)去噪的系統(tǒng)的結構框圖。具體實施方式下面結合附圖(若干附圖中相同的標號表示相同的元素)和實施例，對本專利技術實施例的具體實施方式作進一步詳細說明。以下實施例用于說明本專利技術，但不用來限制本專利技術的范圍。本領域技術人員可以理解，本專利技術實施例中的“第一”、“第二”等術語僅用于區(qū)別不同步驟、設備或模塊等，既不代表任何特定技術含義，也不表示它們之間的必然邏輯順序。實施例一圖1示出了根據(jù)本專利技術實施例一的一種點云數(shù)據(jù)去噪的方法的步驟流程圖。參照圖1，本實施例的點云數(shù)據(jù)去噪的方法包括如下步驟：步驟S100、獲取三維點云數(shù)據(jù)。本步驟中，通過測量儀器得到的掃描對象外觀表面的點數(shù)據(jù)集合稱為點云數(shù)據(jù)，三維點云數(shù)據(jù)是通過如激光掃描儀等三維圖像采集設備得到的掃描對象外觀表面的點數(shù)據(jù)集合。在本實施例中，掃描對象可以是任意物體。三維點云數(shù)據(jù)可以為散亂三維點云數(shù)據(jù)，其中包括三維坐標XYZ信息，X方向表示水平軸正方向，Y方向表示豎直軸正方向，Z方向表示垂直于XY平面的軸的正方向。。步驟S102、將所述三維點云數(shù)據(jù)投影到二維平面，得到二維點云數(shù)據(jù)。考慮到獲取到的三維點云數(shù)據(jù)為點的三維坐標信息，將散亂三維點云數(shù)據(jù)投影到二維平面，即可根據(jù)噪聲點的分布情況選取俯視圖(x，y)或側視圖(x，z)、(y，z)的投影，獲得二維點云數(shù)據(jù)。步驟S104、對所述二維點云數(shù)據(jù)進行近鄰去噪。本步驟中，采用k-近鄰算法對二維點云數(shù)據(jù)進行去噪。對二維點云數(shù)據(jù)中的任意點pi，搜索其k個近鄰點，并計算點pi與k個近鄰點的歐式距離的平均值然后通過初次噪聲點去除以及二次噪聲點去除判斷點pi是否為噪聲點，若為噪聲點，則將點pi刪除。具體如何進行初次噪聲點去除以及二次噪聲點去除將在后續(xù)實施例中詳細介紹。根據(jù)本專利技術實施例提供的一種點云數(shù)據(jù)去噪的方法，通過獲取三維點云數(shù)據(jù)；將三維點云數(shù)據(jù)投影到二維平面，得到二維點云數(shù)據(jù)；對二維點云數(shù)據(jù)進行近鄰去噪，將二維點云數(shù)據(jù)中的噪聲點刪除后，即實現(xiàn)將三維點云數(shù)據(jù)中的噪聲點刪除。因此，本專利技術實施例在對三維點云數(shù)據(jù)進行去噪之前，將三維點云數(shù)據(jù)投影到二維平面上，得到二維點云數(shù)據(jù)，即將三維點云數(shù)據(jù)轉換為二維點云數(shù)據(jù)，減少了點云數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量，后續(xù)對二維點云數(shù)據(jù)進行近鄰去噪，相對于對三維點云數(shù)據(jù)進行近鄰去噪，減少了計算的數(shù)據(jù)量，提高了去噪的效率。實施例二圖2示出了根據(jù)本專利技術實施例二的一種點云數(shù)據(jù)去噪的方法的步驟流程圖。參照圖2，本實施例的點云數(shù)據(jù)去噪的方法包括如下步驟：步驟S200、獲取三維點云數(shù)據(jù)。具體地，通過圖像采集設備獲取掃描對象的三維點云數(shù)據(jù)。在本實施例中，通過掃描方式獲取掃描對象的三維點云數(shù)據(jù)，三維點云數(shù)據(jù)包括多幀掃描對象的數(shù)據(jù)。步驟S202、將所述三維點云數(shù)據(jù)投影到俯視二維平面或者側視二維平面，得到對應的俯視二維點云數(shù)據(jù)或者側視二維點云數(shù)據(jù)。考慮到獲取到的三維點云數(shù)據(jù)為點的三維坐標信息，將散亂三維點云數(shù)據(jù)投影到二維平面，即可根據(jù)噪聲點的分布情況選取俯視圖(x，y)或側視圖(x，z)、(y，z)的投影，獲得二維點云數(shù)據(jù)。步驟S204、對所述二維點云數(shù)據(jù)進行網(wǎng)格劃分。本步驟中，對二維點云數(shù)據(jù)進行網(wǎng)格劃分，其中，網(wǎng)格的劃分標準可以根據(jù)實際情況進行設定，本實施例對二維點云數(shù)據(jù)如何進行網(wǎng)格劃分不做限制。網(wǎng)格劃分的目的在于劃分出孤立噪聲點和部分較小塊狀噪聲點。步驟S206、對所述二維點云數(shù)據(jù)中的任意點pi，確定所述點pi與其近鄰的k個點的歐式距離的平均值。本步驟中，平均值其中pj為pi的第j個近鄰點。步驟S208、初次噪聲點去除。具體地，判斷所述點pi所在的矩形和相鄰的矩形內的點的數(shù)量是否小于所述k；若所述數(shù)量小于所述k，則確定所述點pi為噪聲點，并刪除所述點pi；若所述數(shù)量大于或者等于所述k，則執(zhí)行步驟S210。步驟S210、二次噪聲點去除。具體地，判斷所述平均值是否大于預設閾值γ，其中，預設閾值γ可根據(jù)三維點云數(shù)據(jù)的圖像采集設備的距離分辨率來確定，可令預設閾值γ的初始值等于分辨率，然后再根據(jù)實際情況做適當調整；若所述平均值大于所述預設閾值γ，則確定所述點pi為噪聲點，并刪除所述點pi；若所述平均值小于或者等于所述預設閾值γ，則執(zhí)行步驟S212。步驟S212、對所述二維點云數(shù)據(jù)進行中值濾波。經過上述初次噪聲點去除和二次噪聲點去除之后，對于一些點數(shù)較多的大的塊狀噪聲點集，本專利技術實施例采用中值濾波方法進行去噪。中值濾波是對鄰近的三個或三個以上的點求平均值，求出的結果代替原始點，從而達到濾波效果，對于毛刺點的去除，該方法有很好的效果，如圖3a和3b所示，圖3a為原始點效果圖，圖3b為中值濾波后的效果圖，圖3b中實線連起來的黑色點為去噪后的點，虛線連起來的白色點為原始點。中值濾波方法具體步驟為：①根據(jù)塊狀噪聲點集的分布，將二維平本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種點云數(shù)據(jù)去噪的方法，其特征在于，包括：獲取三維點云數(shù)據(jù)；將所述三維點云數(shù)據(jù)投影到二維平面，得到二維點云數(shù)據(jù)；對所述二維點云數(shù)據(jù)進行近鄰去噪。

【技術特征摘要】
1.一種點云數(shù)據(jù)去噪的方法，其特征在于，包括：獲取三維點云數(shù)據(jù)；將所述三維點云數(shù)據(jù)投影到二維平面，得到二維點云數(shù)據(jù)；對所述二維點云數(shù)據(jù)進行近鄰去噪。2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述將所述三維點云數(shù)據(jù)投影到二維平面，得到二維點云數(shù)據(jù)，包括：將所述三維點云數(shù)據(jù)投影到俯視二維平面或者側視二維平面，得到對應的俯視二維點云數(shù)據(jù)或者側視二維點云數(shù)據(jù)。3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對所述二維點云數(shù)據(jù)進行近鄰去噪，包括：對所述二維點云數(shù)據(jù)中的任意點pi，確定所述點pi與其近鄰的k個點的歐式距離的平均值判斷所述點pi所在的矩形和相鄰的矩形內的點的數(shù)量是否小于所述k；若所述數(shù)量小于所述k，則確定所述點pi為噪聲點，并刪除所述點pi；若所述數(shù)量大于或者等于所述k，則判斷所述平均值是否大于預設閾值γ；若所述平均值大于所述預設閾值γ，則確定所述點pi為噪聲點，并刪除所述點pi。4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：若所述平均值小于或者等于所述預設閾值γ，則對所述二維點云數(shù)據(jù)進行中值濾波。5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述對所述二維點云數(shù)據(jù)進行近鄰去噪之前，所述方法還包括：對所述二維點云數(shù)據(jù)進行網(wǎng)格劃分。6.一種點云數(shù)據(jù)去噪的系統(tǒng)，其特征在于，包括：獲取模塊，用...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：滕書華，譚志國，張鵬，
申請(專利權)人：湖南拓視覺信息技術有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：湖南;43