[发明专利]一种基于方向模板的高精度快速点云生成算法

说明书

本发明公开了一种基于方向模板的高精度快速点云生成算法，包括以下步骤：(1)、首先确定激光线区域；(2)、采用方向模板对点云进行初定位；(3)、再用高斯法对激光线进行点云提高。本发明先确定激光线区域，减小后面方向模板卷积的计算量；其次，采用方向模板对点云进行初定位，可以较好的对断线进行修补，防止细节丢失，受噪声干扰较小，对不同方向的激光线也能够准确提取，可靠性和鲁棒性较好；再用高斯法对激光线进行点云提高，使得精度达到亚像素级别，与传统的基于方向模板的方法相比，具有高速、高精度、抗干扰能力强等特点。

技术领域

本发明涉及点云生成算法领域，具体是一种基于方向模板的高精度快速点云生成算法。

背景技术

传统的基于方向模板的点云生成算法，运算量很大，在嵌入式平台上跑速度较慢，且生成的点云是像素级精度。先提出一种改进的基于方向模板的亚像素精度的点云生成算法，通过采用上下边缘法对激光线区域进行初定位，然后在激光线区域内采用方向模板进行点云初定位，然后在点云位置处采用高斯法对确定方向的激光线进行亚像素精度提取。

发明内容

本发明要解决的技术问题就是克服以上的技术缺陷，提供一种基于方向模板的高精度快速点云生成算法。

为了解决上述问题，本发明的技术方案为：一种基于方向模板的高精度快速点云生成算法，包括以下步骤：

(1)、首先确定激光线区域；

(2)、采用方向模板对点云进行初定位；

(3)、再用高斯法对激光线进行点云提高。

作为改进，所述确定激光区域步骤包括：设置激光线的灰度阈值为I₀，找到每一列中I_cI₀的最小和最大的行坐标(cR_max,cR_min)，用这两个行坐标来表示该列中激光线区域的边缘；逐列扫描，就可以得到整个激光线区域，用A0表示。

作为改进，所述点云初定位的步骤包括：

A、采用0°，45°，90°，135°模板对A0区域进行卷积，计算模板为：

0°模板H₀：

45°模板H₁：

90°模板H₂：

135°模板H₃：

B、卷积后，即得到五个A0同样大小的区域，求五个区域中每一列的最大值，得到每个模板卷积后的最值，即为潜在的点云位置。整个图像的点云用pt表示，每个模板卷积后的点云：(max_c表示求每一列的最大值)，其计算公式为：

pt_val0＝max_c(A0_0)；

pt_val1＝max_c(A1_0)；

pt_val2＝max_c(A2_0)；

pt_val 3＝max_c(A3_0)；

C、比较四个模板得出的最值的大小，选择值最大的点所在位置作为点云的初定位，并记录下模板的方向，计算公式为：pt_val＝max_c(pt_0,pt_1,pt_2,pt_3)→pt(r_i,c_i)，模板方向dir(c_i)。

作为改进，所述点云提高包括：在图像上对激光线的中心处灰度值进行高斯拟合，可以得到很高精度的点云数据，根据每个点云(r,c)的方向dir，选用该点方向的法线方向的灰度数据做高斯拟合，高斯函数为：