基于点云的粘连人造杆状物单体化提取方法及相关设备技术

本发明专利技术公开了一种基于点云的粘连人造杆状物单体化提取方法及相关设备，所述方法包括：采用滤波去除原始点云噪声点以及采用布料滤波去除地面点云以降低粘连人造杆状物单体化提取的复杂度；对预处理之后的点云进行直通滤波，利用欧式聚类、基于区域生长的点云分割、圆柱拟合以从切片点云中提取候选杆部点云，再通过空间方位覆盖计算去除树干点云，完成人造杆状物的识别和定位；对预处理后的点云进行圆柱滤波和超体素分割处理，对超体素点云进行聚类处理，采用非离散度滤波去除植被点云，完成人造杆状物的单体化提取，实现了在复杂道路环境下单个人造杆状物的高精度识别和提取，有助于道路交通的数字化和自动化管理。于道路交通的数字化和自动化管理。于道路交通的数字化和自动化管理。

【技术实现步骤摘要】
基于点云的粘连人造杆状物单体化提取方法及相关设备


[0001]本专利技术涉及数据提取
，尤其涉及基于点云的粘连人造杆状物单体化提取方法及相关设备。

技术介绍

[0002]MLS（Mobile Laser Scanning），技术全称“地面移动激光雷达扫描技术”，该技术是将GPS系统、全景式高清相机、三维激光扫描仪等多种传感器集成为一个完整的复合系统，可以同时进行三维激光点云的扫描、测距以及定位等工作，和ALS、TLS相比MLS同时具有采集速度快和数据精度高的特点，随着MLS技术的不断发展，该技术已经成为地理空间信息采集的主流方式。
[0003]人造杆状物主要包括道路两侧的路灯，交通信号灯，交通标志牌等人工建造且具有规则几何形状的杆状物，其作为道路环境的重要组成部分，不仅可以起到提供照明、指示路线、标识道路边界等作用，还在自动驾驶、道路安全控制等智慧交通的重要领域用着广泛的应用。因此，关于人工杆状物的单体化提取一直是当前学术界的研究热点，在过去几年中，研究人员已经提出了许多方法来从MLS点云中单独提取人造杆状物。
[0004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于点云的粘连人造杆状物单体化提取方法，其特征在于，所述的基于点云的粘连人造杆状物单体化提取方法包括：获取原始点云，将所述原始点云进行去噪处理，去噪处理后进行布料滤波，得到非地面点云；将所述非地面点云所在的空间分割成若干个子空间，对所述若干个子空间中的点云进行直通滤波，得到每个子空间中点云对应的切片点云，将每个子空间中点云对应的切片点云融合为一个整体切片点云；对所述整体切片点云进行欧式聚类，得到若干个聚类簇，基于区域生长的点云分割方法将每个聚类簇分割成若干个点云集合，对所述若干个点云集合进行点云补全，将进行点云补全后的若干个点云集合进行圆柱拟合，得到符合预设条件的拟合圆柱，并对所述拟合圆柱进行相交检验，得到候选杆部点云，通过空间方位覆盖分析去除所述候选杆部点云中混杂的树干对象，得到目标人造杆部点云；对所述原始点云进行体素化处理，体素化处理后进行k
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means聚类，得到超体素点云；对所述超体素点云与所述目标人造杆部点云进行合并处理，得到合并后的目标超体素点云，对所述目标超体素点云进行滤波，得到人造杆状物。2.根据权利要求1所述的基于点云的粘连人造杆状物单体化提取方法，其特征在于，所述的将所述原始点云进行去噪处理，具体包括：遍历所述原始点云，使用KDTREE方法获取所述原始点云中每个点的k个紧邻点；计算出所述原始点云中第i个点到对应的k个紧邻点的距离，根据计算出第i个点到对应的k个紧邻点的平均距离和的标准差；若在范围之外，其中，为标准差倍数，则表示第i个点为点云中的噪声点，去除第i个点，完成对原始点云的去噪处理。3.根据权利要求1所述的基于点云的粘连人造杆状物单体化提取方法，其特征在于，所述的将所述非地面点云所在的空间分割成若干个子空间，对所述若干个子空间中的点云进行直通滤波，得到每个子空间中点云对应的切片点云，具体包括：将所述非地面点云所在的空间在XY平面上按照预设分辨率进行分割，得到若干个子空间；将每个子空间中的点按照Z轴的坐标值大小进行升序排列得到升序序列，取所述升序序列中在预设百分比前的点作为地面点，取所述地面点中最大的Z轴的坐标值作为子空间的地面高度；根据所述地面高度，使用直通滤波器对子空间中的点进行Z轴维度上的直通滤波，得到每个子空间对应的切片点云。4.根据权利要求1所述的基于点云的粘连人造杆状物单体化提取方法，其特征在于，所述的对所述若干个点云集合进行点云补全，将进行点云补全后的若干个点云集合进行圆柱拟合，得到符合预设条件的拟合圆柱，具体包括：对所述若干个点云集合进行主成分分析，计算出每个点云集合的主方向向量，并计算出所述主方向向量对应的垂直平面，将每个点云集合上的点投影到所述垂直平面上，遍历
任意投影到所述垂直平面上的两点间距离，找出距离最大的两点，得到两点的中心点，再计算出过所述垂直平面且垂直于所述垂直平面的直线，计算得到每个点云集合中所有点关于直线的对称点，将所述对称点合并到对应的点云集合中；将进行点云补全后的若干个点云集合使用RANSAC方法拟合出对应的圆柱体模型，若所述圆柱体模型的半径和中心线在点云集合所在的包围盒内，且所述圆柱体模型的中心线的矢量和地面夹角在设定的阈值范围内则得到符合预设条件的拟合圆柱。5.根据权利要求1所述的基于点云的粘连人造杆状物单体化提取方法，其特征在于，所述的通过空间方位覆盖分析去除所述候选杆部点云中混杂的树干对象，得到目标人造杆部点云，具体包括：对所述候选杆部点云进行主成分分析，计算出所述候选杆部点云的主方向向量，并计算所述主方向向量与Z轴之间的夹角，若所述夹角小于预设角度，则将所述候选杆部点云按照设定长度在Z轴维度上进行空间分割，得到若干个杆部切片；对每个杆部切片进行RANSAC圆柱拟合，得到每个杆部切片对应的圆柱体模型，再根据计算所有圆柱体模型的圆心在XY平面的平均偏离值，其中，，表示第i个圆柱体模型的圆心坐标，，表示所有圆柱体模型的圆心坐标的平均值，表示切片个数；若大于等于指定阈值，则表示所述候选杆部点云为树干点云，将所述候选杆部点云进行剔除；若小于指定阈值，则表示所述候选杆部点云符合约束，得到目标杆部点云；计算所述目标杆部点云的质心点，再以所述质心点为圆心，以为半径对所述原始点云进行圆柱滤波，只保留所述原始点云中高于所述目标杆部点云的点云，将高于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟玺，汤圣君，范宇航，李晓明，李游，谢林甫，郭仁忠，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：