[发明专利]一种基于点云的室内场景物体提取方法

权利要求书

1.一种基于点云的室内场景物体提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，读入场景中原始三维点云数据，采用基于K-近邻的邻域平均距离算法判断并去除场景数据离群点；

步骤2，在场景中建立XYZ三维坐标系，通过三维坐标旋转变换将倾斜的场景数据旋转至竖直方向；

所述步骤2的具体操作为：

步骤2.1，获取场景中主平面法向量v₀'

设场景中主趋势方向为v₁、次趋势方向为v₂，主趋势方向v₁与次趋势方向v₂形成的平面称为主平面，则主平面法向量v₀'＝v₁×v₂，

令主平面法向量v₀'＝v₁×v₂＝{x₀',y₀',z₀'}、v₁＝{x₁,y₁,z₁}、v₂＝{x₂,y₂,z₂}，则主平面法向量v₀'可转化为公式(2)，

其中参数x₀'、y₀'、z₀'分别表示法向量v₀'对应XYZ轴的坐标值，参数x₁、y₁、z₁分别表示主趋势方向v₁对应XYZ轴的坐标值，参数x₂、y₂、z₂分别表示次趋势方向v₂对应XYZ轴的坐标值；

步骤2.2，通过步骤2.1主平面法向量与场景平面法向量夹角判断场景平面是否为水平平面或竖直平面；若两者夹角不大于θ，θ＝30°，则场景平面视为水平平面，否则视为竖直平面；

步骤2.3，针对水平平面，获取旋转方向向量，随后对场景坐标转换至竖直方向，得到旋转之后的点云场景；

步骤3，经过步骤2旋转后，使用随机抽样一致性算法进行场景平面的检测，随后去除场景中地面和墙面，对于由物体遮挡造成的点云数据缺失的情况，使用分割优化，分割形成多个子场景；

步骤4，通过对步骤3得到的子场景中最大水平平面及其上方是否存在点来判断其上方是否有物体存在，如果存在则进行提取，从而完成整个场景中所有物体的提取。

2.根据权利要求1所述的一种基于点云的室内场景物体提取方法，其特征在于，所述步骤1的具体操作为：

步骤1.1，采用K-D树组织原始三维点云数据；

步骤1.2，取步骤1.1中任意一点P_i的K近邻N(P)，其中P_i∈S，S表示三维点云集合，N(P)表示任意一点P_i的K近邻；

步骤1.3，计算步骤1.2中点P_i与K邻域内各个点之间的平均距离，并取其平均值D(P_i)，如公式(1)：

其中，参数k表示近邻点个数，参数P_j表示P_i的K近邻中的第j个点；

步骤1.4，判断步骤1.3中D(P_i)与设定的阈值D_σ的大小，若D(P_i)＞D_σ，则认为该点为离群噪声点，删除；若D(P_i)≤D_σ，则认为该点为不是离群噪声点，保留；

步骤1.5，重复步骤1.2至步骤1.4，直至判断并删除完所有离群噪声点。