[发明专利]一种基于正态分布变换单元的点云平面分割方法

权利要求书

1.一种基于正态分布变换单元的点云平面分割方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：根据输入的体素Voxel大小，将点云离散化为网格，采用体素化表达三维空间，每个体素对应规则网格中的小立方体；

步骤2：当体素内的点数目大于α时，用正态分布描述每个体素内的点云的空间分布，计算每个体素单元正态分布的数字特征，包括均值g_i和协方差矩阵∑；正态分布变换单元是采用正态分布描述的体素单元；利用协方差矩阵∑进行特征值分解，得到特征值λ1≤λ2≤λ3和对应的特征向量取特征值最小的特征向量作为正态分布变换单元的法向量n_i；

步骤3：根据设定的阈值te标记每个正态分布变换单元的几何特征为平面和非平面；

步骤4：根据整个体素网格的行列高信息构造每个体素的近邻单元信息列表；

步骤5：利用正态分布变换单元作为区域生长算法的基本单元，进行点云平面分割；

步骤6：重复步骤5，选择新的种子单元进行迭代，直到所有的种子单元都已经遍历完毕；

步骤7：当所有的种子单元都已经计算完毕，采用迭代重权重最小二乘方法拟合平面Ψ，提高平面拟合的精度和稳健性。

2.根据权利要求1所述的基于正态分布变换单元的点云平面分割方法，其特征在于，步骤3中标记规则为：

3.根据权利要求2所述的基于正态分布变换单元的点云平面分割方法，其特征在于：步骤5中，利用正态分布变换单元作为区域生长算法的基本单元实现点云平面分割；

具体实现包括以下子步骤：

步骤5.1：选择残差最小的正态分布变换单元作为种子单元c；

步骤5.2：通过判断种子单元集合中每个种子单元的所有近邻正态分布变换单元Q是否具有相似性进行迭代生长；

遍历所有的近邻正态分布变换单元，如果当前近邻正态分布变换单元q_i表现为平面特征，相似性的判断标准是该近邻正态分布变换单元中心点距离d＝||(g_i-g)·n||是否小于阈值，且法向量夹角θ_k＝n_i·n是否小于阈值，即d＜Δd and θ_k＜Δθ；如果满足条件，则将该正态分布变换单元中所有的点加入平面集合Ψ；将该正态分布变换单元作为新的生长中心，判断其近邻正态分布变换单元的相似性；

如果近邻正态分布变换单元q_i表现为非平面特征，则对于正态分布变换单元内的每一个点p_j，判断该点的到种子单元的距离d_j′＝||(p_j-g)·n||和法向量夹角θ_j＝n_j·n是否满足条件d_j′＜Δd&θ_j＜Δθ，如果满足条件将该点加入平面集合Ψ；如果近邻正态分布变换单元点集中存在满足条件的平面点，将该正态分布变换单元作为新的生长中心，判断其近邻正态分布变换单元的相似性；

步骤5.3：重复步骤5.2，直到所有的近邻正态分布变换单元都已经遍历完毕。

4.根据权利要求3所述的基于正态分布变换单元的点云平面分割方法，其特征在于：当所有的种子单元都已经计算完毕，采用迭代重权重最小二乘方法拟合平面Ψ，提高平面拟合的精度和稳健性。