【技术实现步骤摘要】
基于对立推理理论的航空三维点云平面分割方法
本专利技术属于测绘科学与
，涉及一种基于对立推理理论的航空三维点云平面分割技术。
技术介绍
机载激光雷达系统和多视立体视觉(MVS)技术获取的三维点云在城市三维建模、土地监测、文化保护和地理注册等方面得到了广泛的应用。平面特征是应用最广泛的三维特征之一，被广泛应用于例如建筑物信息模型重建(BIM)、同步定位与建图(SLAM)、目标提取与识别、点云数据压缩等。但扫描得到的点云通常是无序的且包含各类误差和噪声，如何从离散点中分离出有效的平面结构是影响点云后续应用的关键问题。三维平面分割是将空间上连续的、属于同一平面的三维点聚类成组或结构的过程。现有的基于几何特征的三维平面分割方法大致可分为三类：第一种是基于区域增长，根据每个点的曲率从点集中选择一个或多个种子点，再找出每个种子点的相邻点并根据预定义的相似性特征(如法向量、曲率)扩展生长区域，这种方法通常能保持平面的边界，但分割质量依赖于种子点的选择。第二种是基于模型拟合，通过预设的平面方程来数学拟合局部或全局点，这种方法容...
【技术保护点】
1.基于对立推理理论的航空三维点云平面分割方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1，点云数据准备；/n步骤2，利用不同分辨率参数的TBBP超体素分割方法和超体素显著性几何特征将原始输入点云分割成多尺度初始平面超体素和独立点；/n步骤3，依据对立推理理论将对每一个多尺度初始平面超体素进行最优平面子集提取，从而从每个多尺度初始平面超体素中分离出初始严格平面超体素和独立点；/n步骤4，搜寻每个独立点邻域范围内切平面距离最小的严格平面超体素，依据距离阈值判断是否合并，并进一步将剩余的独立点作为新的输入点云重复步骤1到步骤3以生成更多的严格平面超体素；/n步骤5，以严格平面超体素作...
【技术特征摘要】
1.基于对立推理理论的航空三维点云平面分割方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，点云数据准备；
步骤2，利用不同分辨率参数的TBBP超体素分割方法和超体素显著性几何特征将原始输入点云分割成多尺度初始平面超体素和独立点；
步骤3，依据对立推理理论将对每一个多尺度初始平面超体素进行最优平面子集提取，从而从每个多尺度初始平面超体素中分离出初始严格平面超体素和独立点；
步骤4，搜寻每个独立点邻域范围内切平面距离最小的严格平面超体素，依据距离阈值判断是否合并，并进一步将剩余的独立点作为新的输入点云重复步骤1到步骤3以生成更多的严格平面超体素；
步骤5，以严格平面超体素作为基本单元，依据超体素之间的切平面距离和法向量角度进行区域增长生成最终完整平面集。
2.根据权利要求1所述的基于对立推理理论的三维点云平面分割方法，其特征在于：所述步骤2中，多尺度超体素分割的具体方法如下：
步骤2.1，超体素分割；采用TBBP算法对输入点云进行超体素分割，得到超体素集；
步骤2.2，超体素分类；对生成得到的超体素集依据显著性几何特征将它们分类为平面超体素和非平面超体素，对于任意包含n个点的超体素SV＝{p1，...，Pn}，其协方差矩阵M3×3计算公式如下：
依据M3×3的特征值λ1，λ2，λ3和特征向量e1，e2，e3，进一步计算得到SV的显著性特征g1，g2，g3和曲率fs，如下所示：
超体素SV是否分类为平面超体素或者非平面超体素则根据如下公式进行判定：
其中Tδ为曲率阈值；
步骤2.3，分类为非平面超体素内的点输入到下一层尺度继续重复步骤2.1和步骤2.2，直到尺度降低到最小值或者非平面超体素点数小于某一指定数。
3.根据权利要求1所述的基于对立推理理论的三维点云平面分割方法，其特征在于：所述步骤3中，最优三维平面子集提取方法如下：
步骤3.1，计算几何一致性测度；对于一个随机包含n个点的三维点集S，首先定义一个虚假设H0，用来表示在S中不存在任何一个有意义的平面结构，具体步骤如下：
步骤3.1.1，对于一个特定的候选平面Pc，计算S中任意点pi在Pc上的几何一致性测度：
其中d(pi，Pc)用来表示点pi到Pc的距离，距离容忍值τ用来表示当d(p，P)≤τ时点...
【专利技术属性】
技术研发人员：张永军，祝宪章，刘欣怡，万一，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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