[发明专利]一种三维点云数据结合数字影像数据的物体识别方法

权利要求书

1.一种三维点云数据结合数字影像数据的物体识别方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）、获取场景区域内的三维点云数据和数字影像数据；

（2）、对获取的三维点云数据和数字影像数据做配准处理：将三维点云数据与数字影像数据配准在同一空间位置上； 

（3）、对配准处理后的三维点云数据进行预处理：剔除场景区域内的背景数据与噪声点；

（4）、对三维点云数据进行物体识别；

（5）、将三维点云数据中的目标物体轮廓映射到数字影像中，得到目标物体在数字影像中的位置及该目标物体所占用的像素点；

（6）、对映射后的数字影像中的目标物体做标记处理；

（7）、重复步骤（1）～（6），对获取的后续帧的三维点云数据和数字影像数据进行处理，达到追踪、标记目标物体运动的目的。

2.根据权利要求1所述的三维点云数据结合数字影像数据的物体识别方法，其特征在于：所述的步骤（1）中首先使用结构光投射器向场景区域内投射近红外光，对场景内空间进行标记，空间中的每一点都具有编码信息，代表不同的位置与距离；其次用带红外滤波器的CMOS影像传感器从场景区域内读取经过编码的光线，并进行解码，将点的状态信息转换为高度信息，生成场景区域内的三维点云数据；与此同时，彩色摄像头获取同一场景区域内的彩色数字图像，得到场景区域内的数字影像数据。

3.根据权利要求2所述的三维点云数据结合数字影像数据的物体识别方法，其特征在于：所述的结构光投射器、CMOS影像传感器与彩色摄像头三个设备依次紧密相邻排列，且三个设备的中心点在同一条轴线上，三个设备均架设在被测场景区域的正上方。

4.根据权利要求1所述的三维点云数据结合数字影像数据的物体识别方法，其特征在于：所述的步骤（3）中的预处理包括以下三个步骤：

（31）、过滤：去除无效点及明显错误的点，如高度值为零的点或为负值的点；

（32）、阈值处理：通过设定略高于目标物体的高度值对三维点云数据进行过滤操作，只保留目标物体所处高度范围内的三维点云数据；

（33）、背景剔除：将背景数据从整体点云数据中去除，其中背景数据是指点云数据中高度值最小的部分；经过预处理后的点云数据，是场景内与背景有一定高度差的物体数据，点云数据中的每个点都包含有位置与高度信息。

5.根据权利要求1所述的三维点云数据结合数字影像数据的物体识别方法，其特征在于：所述的步骤（4）中的物体识别具体步骤如下所述：

（41）、搜索三维点云数据找到包含有效高度值的点，将此点标记为物体i的点，其中i为正整数；

（42）、以该点为中心做八邻域搜索，依次检查各邻域点的高度值,将包含有效高度值的点标记为物体i的点；

（43）、依次以步骤（42）中检测出的包含有效高度值的点为中心执行步骤（42）的操作；若步骤（42）中各包含有效高度值的邻域点处理完毕，进入步骤（44）；

（44）、若步骤（43）中被标记的点周围存在包含有效高度值的点，返回（42）；若否则进入（45）；

（45）、搜索全部点云数据，若其中有未被标记的点，返回（41），此时i的值加1；若否进入（46）；

（46）、运用边缘搜索算法，提取已识别出的各个物体的轮廓；

（47）、如果是第一帧影像，手动从已识别出的若干个物体中选择目标物体，进入步骤（48）；否则进入（49）；

（48）、将目标物体的轮廓和目标物体的高度值，作为目标物体模型存储在内存单位中；

（49）、将目标物体模型与后续帧影像识别出的若干个物体进行匹配，得到目标物体所在的位置，结束。

6.根据权利要求1所述的三维点云数据结合数字影像数据的物体识别方法，其特征在于：所述的步骤（6）中的标记用高亮颜色填充目标物体的边缘像素，清楚的显现目标物体在数字影像中的位置。

7.实现权利要求1所述方法的三维点云数据结合数字影像数据的物体识别系统，其特征在于：包括以下模块：

数据获取模块，用于获取场景区域内的三维点云数据和数字影像数据；

配准模块，用于对获取的三维点云数据和数字影像数据做配准处理，将点云数据与数字影像配准在同一空间位置上；

三维点云数据预处理模块，用于将配准处理后的三维点云数据进行预处理，剔除场景区域内的背景数据与噪声点；

物体识别模块，用于识别三维点云数据的物体； 

映射模块，用于将三维点云数据中的目标物体轮廓映射到数字影像中，得到目标物体在数字影像中的位置；

标记模块，对映射后的数字影像中的目标物体做标记处理。