【技术实现步骤摘要】
基于图像分割的三维点云离群点剔除方法
本专利技术涉及计算机图形学领域，具体地说，涉及一种基于图像分割的三维点云离群点剔除方法。
技术介绍
从激光扫描仪或照相机获得的三维点云，由于光照、计算误差、设备误差等因素通常包含大量离群点，而这些离群点的存在将极大地影响后续三维点云处理的精度。因此在进行后续三维点云处理之前，需要首先对三维点云中的离群点进行剔除。在计算机图形学领域，三维点云的预处理一直受到广泛的关注。三维点云的预处理步骤中主要涉及的问题有离群点的剔除、噪声的去除以及点云特征的保留等。然而在三维点云处理领域并没有关于离群点、噪声以及特征的统一定义。为了更清楚地描述三维点云中的滤波问题，本专利技术专利参照调研结果对离群点、噪声以及特征进行了明确的定义。相关定义如下：三维点云中的离群点是远离真实表面错误的或不需要的点，并且根据离群点的密集程度将三维点云中的离群点分为以下两种类型：稀疏型离群点和稠密型离群点。三维点云中的噪声是随机分布在真实表面附近的点。三维点云中的特征是在表面附近按照一定规律分布的点。当前三维点...
【技术保护点】
1.一种基于图像分割的三维点云离群点剔除方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤(1)，设定采样间隔，在以三维点云重心为球心的单位球参数空间中均匀采样生成投影方向；/n步骤(2)，根据步骤(1)生成的投影方向与三维点云所在世界坐标系Z轴之间的“313”旋转关系求解变换矩阵，并利用变换矩阵对点云进行姿态变换；/n步骤(3)，计算姿态变换后的三维点云投影到透视投影虚拟视图中的图像分辨率；/n步骤(4)，获取点云在所有投影方向上的透视投影虚拟视图；/n步骤(5)，利用基于图像分割的主体提取算法分割出步骤(4)获得的透视投影虚拟视图的主体部分；/n步骤(6)，根据可见外壳技术，利用...
【技术特征摘要】
1.一种基于图像分割的三维点云离群点剔除方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)，设定采样间隔，在以三维点云重心为球心的单位球参数空间中均匀采样生成投影方向；
步骤(2)，根据步骤(1)生成的投影方向与三维点云所在世界坐标系Z轴之间的“313”旋转关系求解变换矩阵，并利用变换矩阵对点云进行姿态变换；
步骤(3)，计算姿态变换后的三维点云投影到透视投影虚拟视图中的图像分辨率；
步骤(4)，获取点云在所有投影方向上的透视投影虚拟视图；
步骤(5)，利用基于图像分割的主体提取算法分割出步骤(4)获得的透视投影虚拟视图的主体部分；
步骤(6)，根据可见外壳技术，利用透视投影虚拟视图中主体部分的侧影轮廓线形成三维点云的凸包，将三维点云凸包以外的三维点作为离群点进行剔除。
2.根据权利要求1所述的基于图像分割的三维点云离群点剔除方法，其特征在于，步骤(2)中，定义“313”旋转关系为首先绕Z轴顺时针旋转α角，然后绕X轴顺时针旋转β角，最后绕Z轴顺时针旋转γ角所得到的旋转变换关系，则所述变换矩阵的求解方法为：
假设三维点云所在世界坐标系为O-XYZ，三维点云中任意一点pi的位置矢量为Pi＝[xi，yi，zi]T，则该点的位置矢量绕Z轴与YOZ平面顺时针方向的夹角α为：
令位置矢量Pi绕着Z轴顺时针旋转α角之后得到的新的位置矢量为Pi'，则该位置矢量绕X轴与XOZ平面顺时针方向的夹角β为：
再令位置矢量Pi'绕X轴顺时针方向旋转β角得到的位置矢量为P″i，由于位置矢量P″i与Z轴共线，因此“313”旋转的γ＝0。
3.根据权利要求2所述的基于图像分割的三维点云离群点剔除方法，其特征在于，步骤(2)中，利用变换矩阵对点云进行位姿变换的方法为：
求得旋转角度α和β，令RX(θ)，RY(θ)，RZ(θ)分别代表绕X，Y，Z轴顺时针旋转θ的旋转矩阵，点云数据S经过旋转变换ψ313得到的新的点云数据为S',根据上述描述则有如下等式：
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