[发明专利]一种从二维无序点集优化提取几何线形轮廓的方法

说明书

本发明涉及一种从二维无序点集优化提取几何线形轮廓的方法，该方法通过在二维无序点集中步进连接的方法提取线型轮廓，通过节点分类、分区局部平差对线型轮廓进行优化。与现有技术相比，本发明采用直接从点中提取线段的方法，减少了传统方法中的点转栅格图像再提取的步骤，避免了转换过程中的精度损失；提出了针对提取得到的线型轮廓的分区平差的方法，将不规则多段线转化为规则直线段，并针对垂直条件和共线条件提出了优化方法，使得最终得到的线型轮廓与真实情况更加吻合。

技术领域

本发明涉及无序点集提取领域，尤其是涉及一种二维无序点集提取线型轮廓的方法。

背景技术

由线状分布的二维无序点集优化提取线型轮廓的方法在现代工程领域有着广泛的应用，例如在室内测绘领域通过二维扫描点建立房屋平面轮廓图，在无人驾驶领域通过激光点云提取道路边缘与车道标线等。

传统的由二维无序点集提取的线型轮廓方法为将点云转化为栅格图像格式，然后再通过数字图像处理中的膨胀、腐蚀和提取骨架方法进行轮廓提取，但该传统方法存在如下固有缺陷：1、当转化成的栅格的分辨率较低时，会导致最终提取得到的线状要素精度较低，而当转化成的栅格的分辨率较高时，会导致消耗大量计算资源且计算时间较长；2、提取得到的骨架轮廓为不规则多线段，与现实生活中规则的线型轮廓差异较大，两者间缺少较好的转化方案。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种从二维无序点集优化提取几何线形轮廓的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种从二维无序点集优化提取几何线形轮廓的方法，具体包括以下步骤：

S1、按照线状分布的二维点集的宽度D设置半径R；

S2、针对二维点集中的每一个点计算以该点本身为圆心、R为半径的圆中落入的点数M；

S3、对每个点的点数M进行排序，取点数M最大的点作为第一节点N_i，其中 i为正整数；

S4、以N_i作为圆心，以R和3R分别作为内半径和外半径得到圆环，得到所有落入圆环内的点记为点集S；

S5、对点集S中的每个点计算以该点本身为圆心、R为半径的圆中落入的点数 M_N；

S6、对每个点的点数M_N进行排序，记M_max为所有M_N的最大值，若M_max大于或等于设定的阈值M_T，则取M_max对应的点作为下一个节点N_i+1；

S7、重新以N_i+1作为圆心，重复步骤S4～S6获取下一个节点，直至M_max小于设定的阈值M_T，依次连接所有的节点形成线段；

在每次找到下一个节点之后，建立以N_i和N_i+1的连线为长度，2R为宽度的矩形缓冲区，N_i和N_i+1分别为矩形长边的中点，删除缓冲区域内的所有二维点。

进一步地，所述的半径R大于二维点集的宽度D。

进一步地，还包括：

S8、计算线段中除第一节点和最后一个节点外的中间节点与其相邻两个节点所形成的夹角α_i，并且根据夹角α_j对除第一节点和最后一个节点外的中间节点进行分类，分为直角节点、共线节点和一般节点；

S9、根据中间节点的分类结果按照其对应的条件进行平差求解，重新连接平差后的各个节点形成优化后的线段。