[发明专利]一种基于正态分布变换单元的点云平面分割方法

摘要

本发明公开了一种基于正态分布变换单元的点云平面分割方法，采用体素化网格表达点云空间，每个体素内的点云用正态分布进行描述得到正态分布变换单元。计算每个正态分布变换单元内点云的正态分布的数字特征，均值和协方差矩阵。对协方差矩阵进行特征值分解，得到三个特征值和特征向量，通过协方差椭球描述正态分布变换单元内点云分布的几何特征。将正态分布变换单元分为平面和非平面正态分布变换单元，以正态分布变换体素单元作为区域生长的基本单元，通过不断迭代生长最终得到位于同一平面的点云。最后运用迭代重权重最小二乘算法实现对点云平面的拟合，得到点云平面的法向量、平面范围参数。本发明速度快，同时可提高平面拟合的精度和稳健性。

主权项

一种基于正态分布变换单元的点云平面分割方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：根据输入的体素Voxel大小，将点云离散化为网格，采用体素化表达三维空间，每个体素对应规则网格中的小立方体；步骤2：当体素内的点数目大于α时，用正态分布描述每个体素内的点云的空间分布，计算每个体素单元正态分布的数字特征，包括均值gi和协方差矩阵∑；正态分布变换单元是采用正态分布描述的体素单元；利用协方差矩阵∑进行特征值分解，得到特征值λ1≤λ2≤λ3和对应的特征向量取特征值最小的特征向量作为正态分布变换单元的法向量ni；步骤3：根据设定的阈值te标记每个正态分布变换单元的几何特征为平面和非平面；步骤4：根据整个体素网格的行列高信息构造每个体素的近邻单元信息列表；步骤5：利用正态分布变换单元作为区域生长算法的基本单元，进行点云平面分割；步骤6：重复步骤5，选择新的种子单元进行迭代，直到所有的种子单元都已经遍历完毕；步骤7：当所有的种子单元都已经计算完毕，采用迭代重权重最小二乘方法拟合平面Ψ，提高平面拟合的精度和稳健性。