[发明专利]基于领域点空间特征的三维激光点云去噪方法

说明书

本发明提供一种基于领域点空间特征的三维激光点云去噪方法，包括步骤：S1：将原始数据点云读入并存储为n行3列点云数据集O；S2：将领域点及目标点P划分为子集Q；S3：对所述子集Q中所有点云进行平面拟合；S4：将三维平面方程的平面沿法向量平移至目标点P处得到新的空间平面；S5：计算所述子集Q中除所述目标点P外其余点到所述空间平面的平均距离d，并保存为所述点云数据集O的第4列:S6：遍历所有点，重复S2～S5步骤；S7：统计第4列数据的分布特征，根据分布范围和置信区间选择阈值f，保留小于阈值f的点云数据为去噪后结果。本发明的一种基于领域点空间特征的三维激光点云去噪方法，提高了去噪的准确度及效率。

技术领域

本发明涉及土木建筑、测绘领域，尤其涉及一种基于领域点空间特征的三维激光点云去噪方法。

背景技术

在隧道建设中，隧道变形监测作为保证施工安全及决定支护时间具有重要作用。然而由于传统的变形测量技术测量效率极低，只能获取少量布置的测点的变形数据，无法全面反映隧道的变形。需要通过三维激光进行全空间的监测工作，由于隧道中特殊环境，采集到的三维点云数据中包含大量由于扬尘等引起的噪点，过往对数据通过采用频率域滤波、经验判断进行去噪，去噪效果不佳，效率低下。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种基于领域点空间特征的三维激光点云去噪方法，通过基于领域点空间特征的方法，提高去噪的准确度及效率。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于领域点空间特征的三维激光点云去噪方法，包括步骤：

S1：将原始数据点云读入并存储为n行3列点云数据集O，n为大于等于1的自然数；

S2：选择所述点云数据集O中的一目标点P(x_p,y_p,z_p)，x_p、y_p和z_p分别为所述目标点P的x轴、y轴和z轴的坐标值；利用knn算法检索所述点云数据集O中距离该点距离最近的k个领域点(k≥3)，将所述领域点及所述目标点P划分为一个子集Q；

S3：对所述子集Q中所有点云进行平面拟合，得到三维平面方程：

Ax+By+Cz+D＝0 (1)；

其中A、B、C分别是平面法向量在x，y，z方向上的投影分量，D为常数项；

S4：将所述三维平面方程的平面沿法向量平移至所述目标点P处得到新的空间平面，所述空间平面的公式为：

Ax+By+Cz+D′＝0 (2)；

其中，D′＝-(Ax_p+By_p+Cz_p) (3)；

S5：计算所述子集Q中除所述目标点P外其余点到所述空间平面的平均距离d，并保存为所述点云数据集O的第4列：

S6：遍历所述点云数据集O中所有点，重复S2～S5步骤，此时所述点云数据集O为n行4列；

S7：统计所述点云数据集O第4列数据的分布特征，根据所述点云数据集O第4列数据的分布范围和置信区间选择阈值f，保留所述第4列数据小于所述阈值f的点云数据为去噪后结果。

本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：

本发明的基于领域点空间特征的三维激光点云去噪方法，可以快速快速地去除三维点云数据中的噪音点，为隧道三维监测提供依据，在隧道监测中有很好的应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例的基于领域点空间特征的三维激光点云去噪方法的流程图；