[发明专利]一种适用于已配准多视角有序点云的整体优化方法

摘要

本发明公开了一种适用于已配准多视角有序点云的整体优化方法。针对已配准的多视角有序点云，反复执行下列过程，直到达到迭代终止条件：首先对各点云进行三角化，然后通过检查点‑视点连线与三角面相交的情况来进行干涉检查，对于产生干涉的点按不同情况进行加权处理与偏移量计算，最后对异常点进行移动或删除处理。与现有技术相比，本发明在较好地保留点云细节的基础上有效解决了局部点云形变的问题，同时达到了较好的降噪效果，处理所得的各幅点云仍保持有序，并具有较好的鲁棒性，且应用广泛。

主权项

1.一种适用于已配准多视角有序点云的整体优化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)初始化：载入各幅点云及其各自的视点，各幅点云均为有序点云，且各幅点云已经配准，初始化迭代次数NI为1；2)点云三角化：对各幅点云分别使用有序点云三角化方法进行三角化；3)干涉检查：定义点云中存在的点为有效点，为各幅点云中的每个有效点均设立可移动标记BT，并初始化为-1；对各幅点云中的每个有效点分别进行干涉检查处理，获得干涉组，每个干涉组包括被遮挡点E、三角面T、三角面T三个顶点各自对应的伪目标点Q’、干涉距离H和干涉方向D的数据；所述步骤3)中干涉检查处理具体为：3.1)定义正在处理的有效点为检查点P，定义检查点P所在点云的视点为检查点视点VP，对每一幅除检查点P所在点云以外的其他点云分别进行如下处理：对该点云的各三角面进行干涉距离H计算与干涉条件判断，若存在符合干涉条件的三角面，则从中选出干涉距离H最小的三角面T，执行步骤3.2)；否则不做处理；3.2)定义三角面T所在点云的视点为三角面视点VT，如果三角面视点VT指向检查点P的射线VTP与三角面T所在平面ST相交，则执行步骤3.3)；否则不做处理；3.3)对三角面T的三个顶点分别进行伪目标点计算与移动条件判断，如果三角面T的三个顶点中至少有一个顶点达到移动条件，则进行步骤3.3.1)；否则直接进行步骤3.3.2)；3.3.1)将检查点P的可移动标记BT置为1，分别将三角面T的三个顶点各自的可移动标记BT置为1；设立干涉方向D：如果检查点视点VP在三角面T的正面一侧，则干涉方向D为正；否则为反；将检查点P作为被遮挡点E，并与三角面T、三角面T三个顶点各自对应的伪目标点Q’、干涉距离H、干涉方向D的数据一起归为一个干涉组，并记录；3.3.2)对三角面T的三个顶点分别进行如下处理：如果该顶点的可移动标记BT为-1，则将其置为0；否则不做处理；4)计算权重：为各幅点云中的每个有效点均设立被遮挡权重Wd、正面遮挡权重Wf和反面遮挡权重Wb的三个权重值，并都初始化为0，然后对每个干涉组分别采用如下方式进行处理；将干涉距离H加到被遮挡点E的被遮挡权重Wd中，然后进行判断：如果干涉方向D为正，则将干涉距离H分别加到三角面T三个顶点各自的正面遮挡权重Wf中；如果干涉方向D为反，则将干涉距离H分别加到三角面T三个顶点各自的反面遮挡权重Wb中；5)计算偏移量：为各幅点云中的每个有效点均设立累计偏移量Rsum和累计偏移量计数NR，并都初始化为0，然后对每个干涉组分别采用如下方式进行处理；计算被遮挡点偏移量RE＝-H/|EVE|，式中：H为干涉距离，|EVE|为被遮挡点E到其所在点云视点VE的距离，然后进行判断：如果干涉方向D为正，则进行正向干涉处理；如果干涉方向D为反，则进行反向干涉处理；所述步骤5)中正向干涉处理具体为：5.a1)计算被遮挡点加权偏移量式中：RE为被遮挡点偏移量，Wd为被遮挡点E的被遮挡权重，为三角面T三个顶点的正面遮挡权重Wf的平均值；然后将被遮挡点加权偏移量REW加到被遮挡点E的累计偏移量Rsum中，并使被遮挡点E的累计偏移量计数NR增1；5.a2)接着，对三角面T的三个顶点分别进行如下处理：先计算顶点偏移量RQ＝|Q’Q|/|QVT|，式中：|Q’Q|为顶点Q的伪目标点Q’到顶点Q的距离，|QVT|为顶点Q到三角面视点VT的距离；再计算顶点加权偏移量RQW＝RQ×Wf/(Wf+Wd)，式中：RQ为顶点偏移量，Wf为顶点Q的正面遮挡权重，Wd为被遮挡点E的被遮挡权重；然后将顶点加权偏移量RQW加到顶点Q的累计偏移量Rsum中，并使顶点Q的累计偏移量计数NR增1；所述步骤5)中反向干涉处理具体为：5.b1)计算被遮挡点加权偏移量式中：RE为被遮挡点偏移量，Wd为被遮挡点E的被遮挡权重，为三角面T三个顶点的反面遮挡权重Wb的平均值；然后将被遮挡点加权偏移量REW加到被遮挡点E的累计偏移量Rsum中，并使被遮挡点E的累计偏移量计数NR增1；5.b2)接着，对三角面T的三个顶点分别进行如下处理：先计算顶点偏移量RQ＝-|Q’Q|/|QVT|，式中：|Q’Q|为顶点Q的伪目标点Q’到顶点Q的距离，|QVT|为顶点Q到三角面视点VT的距离；再计算顶点加权偏移量RQW＝RQ×Wb/(Wb+Wd)，式中：RQ为顶点偏移量，Wb为顶点Q的反面遮挡权重，Wd为被遮挡点E的被遮挡权重；然后将顶点加权偏移量RQW加到顶点Q的累计偏移量Rsum中，并使顶点Q的累计偏移量计数NR增1；6)采用以下方式处理异常点；6.1)初始化移动点数量NMP为0，对各幅点云中的每个有效点分别进行如下处理：如果当前有效点C的累计偏移量计数NR大于0，则进行移动点处理；否则不做处理；所述步骤6.1)中移动点处理具体为：6.1.1)先计算平均偏移量Ravg＝Rsum

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