增加点云采样密度的方法、点云扫描系统、可读存储介质技术方案

技术编号:26045271 阅读:43 留言:0更新日期:2020-10-23 21:25
提供了一种增加点云采样密度的方法、点云扫描系统和可读存储介质。增加点云采样密度的方法包括:基于给定的平面对三维的第一点云进行投影变换,得到第一平面图像(401);基于第一平面图像中空白区域周围的像素点在空白区域内插入若干个像素点,得到第二平面图像(402);对第二平面图像进行反投影变换,得到重建后三维的第二点云(403)。增加点云采样密度的方法以在平面图像中插入像素点替代在三维点云中插入点,这样可以降低插入数据操作的难度。并且,与第一点云相比,第二点云中点的密度明显增加,降低了第一点云中点分布的稀疏性,方便用户根据第二点云观察所对应场景内的物体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】增加点云采样密度的方法、点云扫描系统、可读存储介质
本公开实施例涉及控制
,尤其涉及增加点云采样密度的方法、点云扫描系统、可读存储介质。
技术介绍
激光雷达系统在空间扫描的过程中,采用点云技术获取空间的采样图案。在同样的采样图案下,点数越多点云越密;在同样的点数下,采样图案越均匀越利于FOV(FieldofView,视野)的呈现,因此需要尽可能的增加点云采样密度。为增加点云采样密度,相关技术中有两种方式:第一种为改善硬件方案,即以系统地提升采样频率、改善采样图案。例如采用多通道的模式来实现并行采集,可以成倍改善采样频率和采样图案,从而显著提升点云密度。然而本模式需要搭建硬件的难度较大,且激光雷达系统的功耗也随之提升。第二种为通过软件插值来改善点云采样密度,如在三维空间进行最近邻差值、线性插值等。由于在三维空间中获取点云图案时会存在点云稀疏性的特点,导致直接插值的效果及适应性较差。另外,点云图案中存在的噪声点还会引起插值误差,从而使点云图案的效果进一步恶化。
技术实现思路
本公开实施例提供一种增加点云采样密度的方法、点云扫描系统、可读存储介质。第一方面,本公开实施例提供一种增加点云采样密度的方法,包括:基于给定的平面对三维的第一点云进行投影变换,得到第一平面图像;基于所述第一平面图像中空白区域周围的像素点在所述空白区域内插入若干个像素点,得到第二平面图像;对所述第二平面图像进行反投影变换,得到重建后三维的第二点云。第二方面,本公开实施例提供一种点云扫描系统,包括存储器和处理器;所述存储器通过通信总线和所述处理器连接,用于存储所述处理器可执行的计算机指令;所述处理器用于从所述存储器读取计算机指令以实现:基于给定的平面对三维的第一点云进行投影变换,得到第一平面图像;基于所述第一平面图像中空白区域周围的像素点在所述空白区域内插入若干个像素点,得到第二平面图像;对所述第二平面图像进行反投影变换,得到重建后三维的第二点云。第三方面,本公开实施例提供一种可读存储介质,所述可读存储介质上存储有若干计算机指令,所述计算机指令被执行时实现第一方面所述方法的步骤。由上述的技术方案可见,本实施例中通过第一点云基于给定的平面对三维的第一点云进行投影变换,得到第一平面图像;然后,在所述第一平面图像中的空白区域插入若干个像素点,得到第二平面图像;最后,对所述第二平面图像进行反投影变换,得到重建后三维的第二点云。这样,本实施例中在平面图像中插入像素点,可以降低插入操作的难度。并且,本实施例中与第一点云相比,第二点云中点的密度明显增加,降低了点分布的稀疏性,方便用户根据第二点云观察所对应场景内的物体。附图说明为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本公开实施例提供的一种点云扫描系统的框图;图2是本公开实施例提供的采用同轴光路的距离探测装置的结构示意图;图3是本公开实施例提供的一种典型的点云扫描轨迹图;图4是本公开实施例提供的一种增加点云采样密度的方法的流程示意图;图5是本公开实施例提供的点云在不同阶段所处状态的框图;图6是本公开实施例提供的给定的平面为投影面的示意图;图7是本公开实施例提供的获取第二平面图像的流程示意图;图8是本公开实施例提供的在第一平面图像获取物体的示意图;图9是本公开实施例提供的一种获取第一平面图像中物体上空白区域的示意图;图10是本公开实施例提供的在第一平面图像获取区域的示意图;图11是本公开实施例提供的另一种获取区域中空白区域的示意图;图12是本公开实施例提供的一种向空白区域中目标点插入物理参数的示意图;图13是本公开实施例提供的确定目标点的流程示意图;图14是本公开实施例提供的第二点云的效果图;图15是本公开实施例提供的另一种增加点云采样密度的方法的流程示意图;图16是本公开实施例提供的点云在不同阶段所处状态的框图;图17是本公开实施例提供的获取第三点云的流程示意图;图18是本公开实施例提供的又一种增加点云采样密度的方法的流程示意图;图19是本公开实施例提供的点云在不同阶段所处状态的框图;图20是本公开实施例提供的又一种增加点云采样密度的方法的流程示意图;图21是本公开实施例提供的点云在不同阶段所处状态的框图;图22是本公开实施例提供的另一种点云扫描系统的框图。具体实施方式下面将结合本公开实施例中的附图,对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本公开保护的范围。由于相关技术中增加点云采样密度的两种方式存在如下问题:一,改善硬件方案需要搭建硬件的难度较大,且激光雷达系统的功耗也随之提升。二,通过软件在三维空间中插值来改善点云采样密度,因此点云图案时会存在稀疏性的特点,导致直接插值的效果及适应性较差。另外,点云图案中存在的噪声点还会引起插值误差,从而使点云图案的效果进一步恶化。为解决上述问题,本公开实施例提供了一种点云扫描系统,图1是本公开实施例提供的一种点云扫描系统的框图。参见图1,一种点云扫描系统包括距离探测装置100、处理器200和存储器300。其中,处理器200可以分别与距离探测装置100和存储器300连接,距离探测装置100和存储器300连接。距离探测装置10用于获取点云,并将点云发送给存储器300,或者处理器200。可理解的是,距离探测装置100可以集成在点云扫描系统内;还可以单独设置,通过与点云扫描系统之间的连接输出点云。后续以距离探测装置100设置在点云扫描系统内为例描述本申请的方案。本公开实施例中还提供了一种增加点云采样密度的方法,处理器200可以在接收到点云时,执行增加点云采样密度的方法,达到增加点云采样密度的效果。之后,处理器200还可以将重建后的点云发送给存储器300保存。在一实施例中,距离探测装置可以包括雷达,例如激光雷达。探测装置可以通过测量探测装置和探测物之间光传播的时间,即光飞行时间(Time-of-Flight,TOF),来探测探测物到探测装置的距离。距离探测装置中可以采用同轴光路,也即探测装置出射的光束和经反射回来的光束在探测装置内共用至少部分光路。或者,探测装置也可以采用异轴光路,也即探测装置出射的光束和经反射回来的光束在探测装置内分别沿不同的光路传输。图2示出了本公开的距离探测装置采用同轴光路的一种实施例的示意图。参见图2,距离探测装置100包括光收发装置110,光收发装置110包括光源10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增加点云采样密度的方法,其特征在于,包括:/n基于给定的平面对三维的第一点云进行投影变换,得到第一平面图像;/n基于所述第一平面图像中空白区域周围的像素点在所述空白区域内插入若干个像素点,得到第二平面图像;/n对所述第二平面图像进行反投影变换,得到重建后三维的第二点云。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】一种增加点云采样密度的方法,其特征在于,包括:
基于给定的平面对三维的第一点云进行投影变换,得到第一平面图像;
基于所述第一平面图像中空白区域周围的像素点在所述空白区域内插入若干个像素点,得到第二平面图像;
对所述第二平面图像进行反投影变换,得到重建后三维的第二点云。


根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一点云由距离探测装置获取;所述给定的平面与所述距离探测装置的像平面存在映射关系。


根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述给定的平面为所述距离探测装置的像平面。


根据权利要求1所述的方法,其特征在于,基于所述第一平面图像中空白区域周围的像素点在所述空白区域内插入若干个像素点包括:
根据所述第一平面图像中的像素点确定所述第一平面图像中的空白区域;
确定所述空白区域中待插入的像素点是否为目标点;
若是目标点,则根据预设算法确定所述目标点的物理参数的数值。


根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述物理参数为以下至少一种包括:深度值、反射率、角度值和颜色信息。


根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述空白区域中的像素点可以为非扫描点;所述非扫描点是指场景空间中未被扫描到的方向在图像中对应的像素点。


根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述空白区域中的像素点可以为天空点;所述天空点是指场景空间中被扫描到的方向但未接收到回波信息的像素点。


根据权利要求6或7所述的方法,其特征在于,确定所述空白区域中待插入的像素点是否为目标点包括:
若待插入的像素点为非扫描点,则确定所述像素点是目标点;和/或,
若待插入的像素点为天空点,则确定所述像素点不是目标点。


根据权利要求4所述的方法,其特征在于,确定所述空白区域中待插入的像素点是否为目标点包括:
获取待插入的像素点周围像素点的物理参数的数值;
比对所述物理参数的数值和参数阈值,得到比对结果;
基于所述比对结果确定所述待插入的像素点是否为目标点。


根据权利要求9所述的方法,其特征在于,基于所述比对结果确定所述待插入的像素点是否为目标点包括:
若所述对比结果表征所述物理参数的数值小于或等于所述参数阈值,则确定所述待插入的像素点是目标点;
若所述对比结果表征所述物理参数的数值大于所述参数阈值,则确定所述待插入的像素点不是目标点。


根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述预设算法为插值算法。


根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述插值算法为以下至少一种:最近邻插值、线性插值、Lanczos插值算法、反距离加权法、样条插值法、离散平滑插值和趋势面光滑插值。


根据权利要求1所述的方法,其特征在于,基于所述第一平面图像中空白区域周围的像素点在所述空白区域内插入若干个像素点,得到第二平面图像包括:
根据所述第一平面图像内各像素点的物理参数分割所述第一平面图像,得到所述第一平面图像包含的物体以及各物体内的空白区域;
针对各物体的空白区域,根据所述空白区域周围的像素点在所述空白区域内插入若干个像素点,将各物体的空白区域插入像素点后的平面图像作为第二平面图像。


根据权利要求13所述的方法,其特征在于,分割方式包括以下至少一种:语义分割和实例分割。


根据权利要求1所述的方法,其特征在于,对所述第二平面图像进行反投影变换,得到重建后三维的第二点云之后,所述方法还包括:
基于所述第一点云修正所述第二点云,得到第三点云,所述第三点云包括所述第二点云,以及位于所述第一点云中的、且不位于所述第二点云中的点。


根据权利要求15所述的方法,其特征在于,基于所述第一点云修正所述第二点云包括:
对比第一点云中各点的物理参数和第二点云中各点的物理参数;
将物理参数不同的点增加到第二点云中,得到所述第三点云。


根据权利要求1所述的方法,其特征在于,基于所述第一平面图像中空白区域周围的像素点在所述空白区域内插入若干个像素点之前,所述方法还包括:
根据预设离散算法对所述第一平面图像进行离散化;
根据离散化后的第一平面图像确定所述空白区域。


根据权利要求17所述的方法,其特征在于,根据预设离散算法对投影变换后得到的平面图像进行离散化包括:
将所述第一平面图像分割成多个区域,所述多个区域包括部分空白区域,所述空白区域包括未包含点的区域。


根据权利要求18所述的方法,其特征在于,所述任意两个区域内所包含的点的数量可以不同。


根据权利要求18所述的方法,其特征在于,各区域可以继续至少一次离散化。


根据权利要求18所述的方法,其特征在于,所述多个区域中至少部分区域的面积不同。


根据权利要求18所述的方法,其特征在于,基于所述第一平面图像中空白区域周围的像素点在所述空白区域内插入若干个像素点包括:
根据所述空白区域的至少一个相邻的区域内像素点的物理参数,确定插入所述空白区域内的像素点的物理参数。


根据权利要求22所述的方法,其特征在于,基于所述第一平面图像中空白区域周围的像素点在所述空白区域内插入若干个像素点包括:
根据所述至少一个相邻的区域的物理参数确定插入所述空白区域内的像素点的物理参数,其中,所述区域的物理参数是基于所述区域内与距离探测装置之间距离最近的点的物理参数确定的。


根据权利要求17所述的方法,其特征在于,所述预设离散算法包括以下至少一种:四叉树分割算法、均匀分割算法、普通分割算法、语义分割算法和实例分割算法。


根据权利要求1所述的方法,其特征在于,对所述第二平面图像进行反投影变换,得到重建后三维的第二点云之前,所述方法还包括:
根据预设滤波算法对所述第二平面图像进行滤波;
基于滤波后的第二平面图像进行反投影变换,得到重建后三维的第二点云。


根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述预设滤波算法包括以下至少一种:高斯滤波、均值滤波、限幅滤波法、中位值滤波法、递推平均滤波法、中位值平均滤波法、限幅平均滤波法、一阶滞后滤波法、加权递推平均滤波法、消抖滤波法和限幅消抖滤波法。


一种点云扫描系统,其特征在于,至少包括存储器和处理器;所述存储器通过通信总线和所述处理器连接,用于存储所述处理器可执行的计算机指令;所述处理器用于从所述存储器读取计算机指令以实现:
基于给定的平面对三维的第一点云进行投影变换,得到第一平面图像;
基于所述第一平面图像中空白区域周围的像素点在所述空白区域内插入若...

【专利技术属性】
技术研发人员:李延召张富陈涵
申请(专利权)人:深圳市大疆创新科技有限公司
类型:发明
国别省市:广东;44

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