一种基于连通体体积的点云滤波方法

    专利2025-02-27  10


    本发明属于点云滤波处理,更具体地说,特别涉及一种基于连通体体积的点云滤波方法。


    背景技术:

    1、目前,三维扫描技术提高了三维测量对象变形检测的精度,为制定和优化后期支护方案提供有效依据。由于测量环境复杂和扫描仪自身误差的影响,获取的原始点云数据带有大量噪声,导致三维重建模型与实际测量对象的几何形态存在较大误差,为获得更加精准的三维重建模型,在分析原始点云数据和噪声来源的基础上,进行点云数据的有效去噪是很有必要的。

    2、在点云重构中,由于算法和图像质量等原因,常常会伴随着一些离散、无规律的噪点。在使用超声图像进行点云重构时,由于算法等问题导致的噪点存在,传统滤波算法难以准确过滤噪点而保留有效信息。因此,需要一种更为精准的点云滤波方法。


    技术实现思路

    1、针对现有技术的不足,本发明提供了一种基于连通体体积的点云滤波方法,以解决上述背景技术中提出的问题。

    2、为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:一种基于连通体体积的点云滤波方法,包括以下步骤:

    3、s1、联通体分析:对原始点云进行联通体分析,识别并提取最大的联通体;根据具体应用情况,也可以选择保留前两个最大的联通体;

    4、进行点云的联通体分析需要以下步骤:

    5、a、确定点云关系:

    6、在点云中,通过点与点之间的邻接关系来确定点的联通性;

    7、b、标记联通体:

    8、通过遍历点云中的每个点,使用深度优先搜索(dfs)或广度优先搜索(bfs)算法,标记属于同一联通体的点;

    9、c、计算联通体的属性:

    10、在标记联通体的过程中,可以同时计算每个联通体的属性;

    11、d、选择最大联通体:

    12、通过比较已计算的联通体的属性,选择具有最大体积或其他属性的联通体作为最大联通体;

    13、s2、识别过滤噪点:将除最大联通体以外的点云部分识别为噪点,并予以过滤,有效去除离散、无规律的噪点;

    14、s3、完成滤波操作:处理完所有的联通体后,滤波操作完成,可以得到滤波后的点云结果。

    15、作为本发明一种可选的方案,在s1步骤中,可以使用一个标记数组来记录每个点是否已经被标记,并逐步扩展联通体。

    16、作为本发明一种可选的方案,在s1步骤中,联通体的属性包括体积、质心;这有助于后续对联通体的筛选或分析。

    17、作为本发明一种可选的方案,在s1步骤中,采用kd树对最近邻搜索的方法来确定点云中每个点的邻接关系;这一步骤的目的是建立点云中点的邻接关系图。

    18、作为本发明一种可选的方案,识别过滤噪点的筛选规则:

    19、体积阈值过滤:基于联通体的体积,过滤掉体积小于阈值的噪声;

    20、密度阈值过滤:根据点云的密度(点的数量)过滤掉密度较低的区域;

    21、距离阈值过滤:根据点到某个基准点的距离进行过滤,删除距离过远的点;

    22、法向量一致性:根据法向量的一致性过滤点。

    23、本发明提供了一种基于连通体体积的点云滤波方法,具备以下有益效果:

    24、通过基于联通体体积的过滤方法,能够更精准地识别和过滤噪点,采用kd树对最近邻搜索的方法来确定点云中每个点的邻接关系;建立点云中点的邻接关系图,同时保留最大的有效信息,提高点云的清晰度和质量,通过联通体的属性进行筛选过滤掉离群点云或噪声,可在点云处理系统中实施,通过软件升级或算法优化来引入基于联通体体积的过滤方法。



    技术特征:

    1.一种基于连通体体积的点云滤波方法,其特征在于:包括以下步骤:

    2.根据权利要求1所述的一种基于连通体体积的点云滤波方法,其特征在于:在s1步骤中,可以使用一个标记数组来记录每个点是否已经被标记,并逐步扩展联通体。

    3.根据权利要求1所述的一种基于连通体体积的点云滤波方法,其特征在于:在s1步骤中,联通体的属性包括体积、质心;这有助于后续对联通体的筛选或分析。

    4.根据权利要求1所述的一种基于连通体体积的点云滤波方法,其特征在于:在s1步骤中,采用kd树对最近邻搜索的方法来确定点云中每个点的邻接关系;这一步骤的目的是建立点云中点的邻接关系图。

    5.根据权利要求1所述的一种基于连通体体积的点云滤波方法,其特征在于:


    技术总结
    本发明公开了一种基于连通体体积的点云滤波方法,对原始点云进行联通体分析,识别并提取最大的联通体;根据具体应用情况,也可以选择保留前两个最大的联通体;确定点云关系,标记联通体,计算联通体的属性;再选择最大联通体;通过比较已计算的联通体的属性,选择具有最大体积或其他属性的联通体作为最大联通体;识别过滤噪点:将除最大联通体以外的点云部分识别为噪点,并予以过滤;处理完所有的联通体后,滤波操作完成,得到滤波后的点云结果,通过基于联通体体积的过滤方法,能够更精准地识别和过滤噪点,同时保留最大的有效信息,提高点云的清晰度和质量。

    技术研发人员:匡铭,王伟,李铭德,肖晗,柯伟平,姚宇航,陈奎,范培华,张博
    受保护的技术使用者:中山大学附属第一医院
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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