[发明专利]一种车载点云聚类方法及系统

权利要求书

1.一种车载点云聚类方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤1，点云去噪及滤波，包括对点云去除零散的噪声点，并进行点云滤波处理，区分出地面点和非地面点；

步骤2，对点云进行分割生成超体素，包括对非地面点，采用基于密度的空间聚类算法进行分割，生成超体素，确保不同地物不存在粘连；

步骤3，空间上下文关联的点云聚类，包括分析超体素的特征及空间上下文关联，综合多因素权值进行超体素的区域增长，完成点云聚类，包括以下步骤，

步骤3.1，计算各超体素特征，包括超体素的维数信息VD，中心点的三维坐标V(X,Y,Z)及包围盒信息(Vmax,Vmin)；

超体素的维数信息VD计算方式为，计算超体素内各点维数，统计三维、二维以及一维点数，将点数最多的维数赋给超体素；

中心点的三维坐标V(X,Y,Z)由超体素中所有点的三维坐标求均值得到；

包围盒信息(Vmax,Vmin)根据超体素的长方体包围盒得到；

步骤3.2，根据预设的搜索半径初值Rs，计算超体素的空间关联特征，包括超体素维数一致性、超体素中心点间的平面距离D_c、超体素中心点间的高差H_c以及超体素包围盒在垂直地面方向相交或相接；

步骤3.3，结合超体素空间上下文关联进行区域增长聚类，增长条件W为超体素间综合多因素的权值，计算如下

其中，C_u为超体素空间上下文关联因子，w_u为每项因子对聚类的贡献度，u＝1,2,3,4；

C₁为维数关联因子，描述同种地物维数相同性质，当两个超体素维数信息一样，C₁取值为1，否则为0；

C₂为平面位置关联因子，描述地物空间平面分布几何约束，当两个超体素平面距离Dc小于预设阈值时，C₂取值为1，否则为0；

C₃为高度关联因子，描述地物高度分布几何约束，当两个超体素的高差Hc小于预设阈值时，C₃取值为1，否则为0；

C₄为垂直方向位置关联因子，描述地物空间垂直分布几何约束，当两个超体素在垂直地面方向相交或相接时，C₄取值为1，否则为0。

2.根据权利要求1所述车载点云聚类方法，其特征在于：计算超体素内各点维数实现如下，

对于任一点p，设邻域点集为以点p为球心，圆球内包含的最近K个点q_k的集合,集合重心如下，

计算矩阵M和C如下，

对矩阵C进行特征分解，得到排序后特征值分别为λ₁,λ₂,λ₃，

计算参数a_1D,a_2D和a_3D如下，分别描述点p的一维、二维和三维信息，

其中，μ为正则化系数，定义μ＝σ₁，t＝1,2,3，如果a_dD最大，则点p维数为d。

3.根据权利要求1所述车载点云聚类方法，其特征在于：设坐标系O-XYZ的OZ方向为垂直地面方向，超体素包围盒在垂直地面方向相交或相接表示为超体素包围盒在XOY平面投影的矩形相互包含，且在XOZ平面投影的矩形相交或相接。

4.根据权利要求1所述车载点云聚类方法，其特征在于：D_c和H_c计算如下，

H_C＝|Z-Z′|

其中，(X,Y,Z)和(X′,Y′,Z′)分别为相邻超体素中心点的三维坐标。

5.根据权利要求1或2或3或4所述车载点云聚类方法，其特征在于：w_u的取值原则为，W₂、W₃和W₄的取值为0.3大于W₁的取值。