[发明专利]基于线性区域生长的二维激光点云序列实时分割方法

说明书

一种基于线性区域生长的二维激光点云序列实时分割方法，它包括以下步骤：使用二维激光雷达获取一帧点云数据并更新FIFO缓冲区；然后进行帧内线段检测，对区域链表进行基于线段的区域生长；最后遍历区域链表，删除生长结束的区域。本发明的方法能有效提高点云分割效率，提取连通区域，可应用于车载二维激光扫描信息实时提取技术领域。

技术领域

本发明涉及一种激光点云分割方法，尤其是一种基于线性区域生长的二维激光点云序列实时分割方法。

背景技术

车载激光扫描系统能够在高速移动状态下获取道路以及道路两侧建筑物、树木等地物表面的精确三维信息，已成为空间数据快速获取的一种重要手段，被广泛应用于数字城市、基础测绘、城市规划、交通、环保等领域。

点云分割将属性相同或相近、且空间近邻的点划分为一类，是利用车载激光扫描系统对物体进行信息提取和三维重建的基础。已有算法可分为两类：

(1)直接法。许多人造物都可用规划几何形体(如平面、柱体和球体)描述，因此可利用Hough变换直接从点云数据中提取被扫描物体的几何参数，在分割的同时完成几何形体的识别。

(2)间接法。通过计算空间近邻度和几何导出值(如局部表面法向量、曲率)，利用渐近算法(如聚类、区域生长)进行点云分割。

已有点云分割算法需多次扫描点云数据，计算代价大，不满足实时处理需求。如何利用二维激光点云序列的线性生长特性，实现点云数据的实时分割是一个研究难点。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于线性区域生长的二维激光点云序列实时分割方法，满足车载二维激光扫描信息实时提取的需求。

本发明的技术方案是：

一种基于线性区域生长的二维激光点云序列实时分割方法，包括以下步骤：

步骤一：使用二维激光雷达获取一帧点云数据；

步骤二：更新FIFO缓冲区，将一帧点云数据信息写入FIFO缓冲区；

步骤三：帧内线段检测，判断一帧点云数据内每个扫描点与其上一扫描点的y轴坐标差是否在阈值T内；若坐标差在阈值T内，则判定该扫描点与其上一扫描点连续，继续下一个扫描点的判断，直到坐标差超出阈值T的范围，判定线段检测结束；

步骤四：对区域链表进行基于线段的区域生长；

步骤五：遍历区域链表，删除生长结束的区域。

进一步地，所述的步骤一具体为：使用二维激光雷达获取一帧点云数据极坐标然后将一帧点云数据极坐标变换到直角坐标系yz下，变换公式为：

y_i＝-ρ_i cosθ_i

z_i＝ρ_isinθ_i，

其中，N为当前扫描采集的数据点数，ρ_i、θ_i分别为二维激光雷达第i个扫描点的测量距离和扫描角度，x轴为车辆行驶方向，y轴为深度方向，z轴垂直地面向上，y_i、z_i为第i个扫描点在直角坐标系上y、z轴的坐标，y_i表示二维激光雷达第i个扫描点在深度方向的测量距离，z_i表示二维激光雷达第i个扫描点在高度方向的测量距离。

进一步地，步骤二中所述的一帧点云数据信息包括

点云y坐标、z坐标、区域标记FIFO缓冲区数据；FIFO缓冲区更新公式为：

FIFO(j)＝FIFO(j+1),j＝1,2,…,s-1

FIFO(s)＝D