本发明专利技术属于计算机视觉与数字图像处理领域，具体涉及了一种三维无序点云数据处理方法、系统及装置。本发明专利技术的方法包括对三维无序点云数据集进行预处理得到预处理三维无序点云数据集；将预处理三维无序点云数据集中的每个点云转换成球体点云；建立每个球体点云的空间坐标数据和深度值数据；根据中心投影规则将每个球体点云投影在多个角度的投影平面上；根据每个球体点云的空间坐标数据以及预设坐标转换规则计算每个球体点云在每个投影平面中的图像坐标数据。利用该图像坐标数据就可以代替三维无序点云数据进行三维重建。本发明专利技术能够防止点云信息丢失，且能够保留深度信息。且能够保留深度信息。且能够保留深度信息。
【技术实现步骤摘要】
一种三维无序点云数据处理方法、系统及设备
[0001]本专利技术属于计算机视觉与数字图像处理
，具体涉及了一种三维无序点云数据处理方法、系统及设备。
技术介绍
[0002]点云是三维数据的一种重要且常用的表示方式，也是立体视觉最基本的数据格式之一。由于观测的对象被记录为一系列表面点的空间坐标，密集存储的点云数据无法直接记录各点的邻域信息。空间距离接近的点在内存中的地址可能相差很远。由此导致的无序性使得点云数据处理难度大于传统二维图像。
[0003]目前解决点云无序性的方法有四种，第一种方法是模拟二维图像中的像素点，将点云转化为空间三维体素，该方法以高度的存储稀疏性为代价，虽然保留了空间点的邻域信息，避免了无序性，但对存储空间的要求较高。
[0004]第二种方法是利用点云数据中各点相对位置关系对原始点云数据中的点重新排序，但这种方法获得的数据只适用于快速检索等应用，并不能有效表征点云的空间结构，对识别、测量、分割等后续处理的价值有限。
[0005]第三种方法是利用对称函数，只要点云数据中包含的点信息不变，无论点的排序如何变化，对称函数总能从中提取到相同的信息。例如，深度网络pointnet利用对称函数max
‑
pooling，在对点云数据中所有点进行一系列同样运算后，获得运算结果中的最大值，在点云分类上取得了良好的效果。但深度学习类方法对样本量要求较高，且计算过程所具有的不可解释和不可操作性限制了其在工业领域的应用。
[0006]第四种方法，是将三维点云数据投影成多幅二维深度图，通过不同角度下投影的二维深度图像表征三维点云特征，这种方法可以有效的获取点云特征。其中，现有技术中一般通过基于点云到投影平面的距离进行高斯插值来生成二维深度图，但这个方法只适合于一些小面积无重叠的点云，不适合于包含不同深度结构的点云，因此需要通过双边滤波插值的方法，过滤那些离投影平面最远的点云，以适用于一些有重叠的点云，但是这样就会导致点云信息丢失过多。
技术实现思路
[0007]为了解决现有技术中的上述问题，即信息丢失过多的问题，本专利技术提供了一种三维无序点云数据处理方法、系统及设备。
[0008]本专利技术的第一方面，提出了一种三维无序点云数据处理方法，所述方法包括：
[0009]对三维无序点云数据集进行预处理得到预处理三维无序点云数据集；
[0010]将所述预处理三维无序点云数据集中的每个点云转换成球体点云；
[0011]建立每个所述球体点云的空间坐标数据和深度值数据；
[0012]根据中心投影规则将每个所述球体点云投影在多个角度的投影平面上；
[0013]根据每个所述球体点云的空间坐标数据以及预设坐标转换规则计算每个所述球
体点云在每个投影平面中的图像坐标数据。
[0014]可选地，所述对三维无序点云数据集进行预处理得到预处理三维无序点云数据集包括：
[0015]消除三维无序点云数据集中的噪音点；
[0016]将去噪后的三维无序点云数据集进行归一化处理得到预处理三维无序点云数据集。
[0017]可选地，所述消除三维无序点云数据集中的噪音点包括：
[0018]确定三维无序点云数据集中每个点云及其临近的多个点云的原始坐标数据；
[0019]根据每个点云及其临近的多个点云的原始坐标数据分别计算每个点云与其临近的各点云的距离；
[0020]根据每个点云与其临近的各点云的距离确定每个点云的平均距离和最小距离；
[0021]将每个点云的平均距离与第一预设距离阈值比较，并将每个点云的最小距离与第二预设距离阈值进行比较；
[0022]若某个点云的平均距离大于第一预设距离阈值，且最小距离大于所述第二预设距离阈值，则确定该点云为噪音点，并进行删除。
[0023]可选地，所述将所述预处理三维无序点云数据集中的每个点云转换成球体点云包括：
[0024]将预处理三维无序点云数据集中的每个点云确定为球心；
[0025]通过公式确定每个点云对应的球体半径；
[0026]通过所述球心和所述球体半径建立每个点云对应的球体点云；
[0027]其中，R
i
是球体半径，是每个点云的平均距离，i＝1、2
…
N，表征每个点云。
[0028]可选地，所述建立每个所述球体点云的空间坐标数据和深度值数据包括：
[0029]以视点为原点建立空间坐标系；其中所述视点为观察所有球体点云的空间点；
[0030]根据所述视点与其中一个球体点云的球心的第一方向单位向量确定该球体点云上的基准球点，其中，所述基准球点与球心的第二方向单位向量与所述第一方向单位向量垂直；
[0031]根据所述第一方向单位向量、第二方向单位向量、球体半径以及球心在该空间坐标系的坐标数据确定基准球点的空间坐标数据；
[0032]将所述基准球点绕所述第一方向单位向量以相同角度旋转N次，得到N个其他球点；
[0033]根据基准球点的空间坐标数据和旋转矩阵确定N个其他球点的空间坐标数据；其中，所述旋转矩阵如下：
[0034][0035]根据所述N个其他球点和基准球点的空间坐标数据建立每个球体点云的空间坐标数据；
[0036]根据每个球心的空间坐标数据和视点的空间坐标数据计算每个球体点云到视点的距离，将该距离确定为深度值数据。
[0037]可选地，所述根据每个所述球体点云的空间坐标数据以及预设坐标转换规则计算每个所述球体点云在每个投影平面中的像素坐标数据包括：
[0038]确定空间坐标系与相机坐标系的第一转换关系矩阵以及相机坐标系与图像坐标系的第二转换关系矩阵；
[0039]根据所述第一转换关系矩阵和所述球体点云的空间坐标数据确定每个球体点云在相机坐标系中的坐标数据；
[0040]确定相机坐标系中的坐标数据和第二转换关系矩阵确定每个球体点云在图像坐标系下的像素坐标数据。
[0041]可选地，所述方法还包括：
[0042]根据每个球体点云上各球点在图像坐标系的坐标数据计算每个球点与同一球体点云上其他球点的度数之和；
[0043]若所述度数之和约等于360度，则保留该球点的像素坐标数据；
[0044]若所述度数之和小于180度，则删除该球点的像素坐标数据。
[0045]可选地，所述方法还包括：
[0046]若多个球体点云的像素坐标数据相同，则查找该球体点云的深度值数据；
[0047]保留深度值最小的球体点云的像素坐标数据。
[0048]本专利技术第二方面，提出了一种三维无序点云数据处理系统，所述系统包括：
[0049]预处理单元，用于对三维无序点云数据集进行预处理得到预处理三维无序点云数据集；
[0050]转换单元，用于将所述预处理三维无序点云数据集中的每个点云转换成球体点云；
[0051]建立单元，用于建立每个所述球体点云的空间本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种三维无序点云数据处理方法，其特征在于，所述方法包括：对三维无序点云数据集进行预处理得到预处理三维无序点云数据集；将所述预处理三维无序点云数据集中的每个点云转换成球体点云；建立每个所述球体点云的空间坐标数据和深度值数据；根据中心投影规则将每个所述球体点云投影在多个角度的投影平面上；根据每个所述球体点云的空间坐标数据以及预设坐标转换规则计算每个所述球体点云在每个投影平面中的图像坐标数据。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对三维无序点云数据集进行预处理得到预处理三维无序点云数据集包括：消除三维无序点云数据集中的噪音点；将去噪后的三维无序点云数据集进行归一化处理得到预处理三维无序点云数据集。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述消除三维无序点云数据集中的噪音点包括：确定三维无序点云数据集中每个点云及其临近的多个点云的原始坐标数据；根据每个点云及其临近的多个点云的原始坐标数据分别计算每个点云与其临近的各点云的距离；根据每个点云与其临近的各点云的距离确定每个点云的平均距离和最小距离；将每个点云的平均距离与第一预设距离阈值比较，并将每个点云的最小距离与第二预设距离阈值进行比较；若某个点云的平均距离大于第一预设距离阈值，且最小距离大于所述第二预设距离阈值，则确定该点云为噪音点，并进行删除。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述预处理三维无序点云数据集中的每个点云转换成球体点云包括：将预处理三维无序点云数据集中的每个点云确定为球心；通过公式确定每个点云对应的球体半径；通过所述球心和所述球体半径建立每个点云对应的球体点云；其中，R
i
是球体半径，是每个点云的平均距离，i＝1、2
…
N，表征每个点云。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述建立每个所述球体点云的空间坐标数据和深度值数据包括：以视点为原点建立空间坐标系；其中所述视点为观察所有球体点云的空间点；根据所述视点与其中一个球体点云的球心的第一方向单位向量确定该球体点云上的基准球点，其中，所述基准球点与球心的第二方向单位向量与所述第一方向单位向量垂直；根据所述第一方向单位向量、第二方向单位向量、球体半径以及球心在该空间坐标系的坐标数据确定基准球点的空间坐标数据；将所述基准球...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈梦娟，刘希龙，顾庆毅，颜廷钰，
申请(专利权)人：中科视捷南京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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