三维点云提取方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种三维点云提取方法及装置，其中该方法包括：获得三维SAR图像的圆周扫描GBSAR三维数据，对三维SAR图像中三个维度最大值投影进行提取，得到三视图；检测所述三视图，得到三视图掩膜；利用三视图掩膜投影得到三维掩膜，将三维掩膜与三维SAR图像取交集，得到潜在目标区域数据；检测所述潜在目标区域数据，得到三维目标点云；在所述三维目标点云中抑制虚警，得到聚类结果，根据预设特征区分所述聚类结果中的目标与强旁瓣，去除聚类结果中强旁瓣所在类，得到虚警抑制后的三维点云。本发明专利技术可以在强旁瓣的影响下准确提取三维点云，抑制虚警。抑制虚警。抑制虚警。

【技术实现步骤摘要】
三维点云提取方法及装置


[0001]本专利技术涉及图像处理
，尤其涉及一种三维点云提取方法及装置。

技术介绍

[0002]本部分旨在为权利要求书中陈述的本专利技术实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
[0003]圆周扫描地基合成孔径雷达(Ground
‑
based Synthetic Aperture Radar，GBSAR)是将机载圆迹合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)模式引入地基平台的一种新体制GBSAR，通过天线在竖直平面上旋转形成的二维圆形合成孔径，从而实现对监测视场的三维成像，在地形起伏、有高度的建筑物场景中可以准确提取三维信息，在陡峭地形测绘、城区测绘，以及目标探测和识别等方面受到广泛关注。
[0004]但是圆周扫描GBSAR的曲线观测几何导致图像中存在强旁瓣的问题。在三维SAR数据中，强旁瓣具有三维空间分布，扩散在整个数据中。因此，在不同的高度，强旁瓣可能会掩盖邻近弱目标的主瓣，从而导致目标点丢失、检测出强旁瓣，无法实现精确提取三维SAR图像目标点云。
[0005]目前三维SAR图像目标点云提取没有行之有效的方法。现阶段，在目标检测方面，二维SAR图像目标检测发展成熟，双参数恒虚警率(Constant False Alarm Rate，CFAR)目标检测器具有自适应门限检测能力，是能够适应背景杂波的变化的一种重要算法。但该算法应用于三维SAR图像目标检测中时，需要在三维像的不同高度逐层检测，受强旁瓣三维空间分布的影响，双参数CFAR逐层检测结果中存在大量的虚警，无法准确提取三维SAR图像中的目标点云。在虚警抑制方面，基于密度的噪声应用空间聚类(Density
‑
Based Spatial Clustering of Applica
‑
tions with Noise，DBSCAN)是一种常用的基于密度的聚类算法，该算法通过调整邻域阈值Eps和点数阈值MinPts两个参数可快速地从有噪音点的图像数据中提取出聚类信息，实现虚警抑制。
[0006]但传统的DBSCAN算法在处理点簇密度不均匀、伴有强旁瓣的三维SAR数据时存在弊端，首先是Eps与MinPts两个参数的选取对簇内点密度变化敏感，若Eps参数选取过大，则无法分辨扩散在三维点云中的强旁瓣点簇，若Eps参数选取过小，则会漏掉部分游离的目标点簇，难以选取到合适的阈值。其次是利用CFAR算法检测后的三维目标点云中仍包含部分强旁瓣，扩散在整个数据中，利用传统的DBSCAN聚类方法无法准确聚类来区分目标和强旁瓣，无法实现虚警抑制，准确提取三维点云。
[0007]综上，现有技术目前不能实现三维点云的精确提取，在目标检测方面，圆周扫描GBSAR的曲线观测几何导致图像中存在强旁瓣，增加三维SAR图像目标点云提取方法的难度，经典的双参数CFAR算法无法在强旁瓣的影响下检测出准确的目标点。在虚警抑制方面，传统的DBSCAN算法对簇内点密度变化敏感，无法较好地识别与分割目标区和强旁瓣，无法抑制虚警。

技术实现思路

[0008]本专利技术实施例提供一种三维点云提取方法，用以在强旁瓣的影响下准确提取三维点云，抑制虚警，该方法包括：
[0009]获得三维SAR图像的圆周扫描GBSAR三维数据，对三维SAR图像中三个维度最大值投影进行提取，得到三视图；
[0010]检测所述三视图，得到三视图掩膜；
[0011]利用三视图掩膜投影得到三维掩膜，将三维掩膜与三维SAR图像取交集，得到潜在目标区域数据；
[0012]检测所述潜在目标区域数据，得到三维目标点云；
[0013]在所述三维目标点云中抑制虚警，得到聚类结果，根据预设特征区分所述聚类结果中的目标与强旁瓣，去除聚类结果中强旁瓣所在类，得到虚警抑制后的三维点云。
[0014]本专利技术实施例还提供一种三维点云提取装置，用以在强旁瓣的影响下准确提取三维点云，抑制虚警，该装置包括：
[0015]提取投影模块，用于获得三维SAR图像的圆周扫描GBSAR三维数据，对三维SAR图像中三个维度最大值投影进行提取，得到三视图；
[0016]检测模块，用于检测所述三视图，得到三视图掩膜；
[0017]数据获取模块，用于利用三视图掩膜投影得到三维掩膜，将三维掩膜与三维SAR图像取交集，得到潜在目标区域数据；
[0018]三维点云获取模块，用于检测所述潜在目标区域数据，得到三维目标点云；
[0019]虚警抑制模块，用于在所述三维目标点云中抑制虚警，得到聚类结果，根据预设特征区分所述聚类结果中的目标与强旁瓣，去除聚类结果中强旁瓣所在类，得到虚警抑制后的三维点云。
[0020]本专利技术实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述三维点云提取方法方法。
[0021]本专利技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述三维点云提取方法。
[0022]本专利技术实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述三维点云提取方法。
[0023]本专利技术实施例中，三维点云提取方法，与现有技术中：在目标检测方面，圆周扫描GBSAR的曲线观测几何导致图像中存在强旁瓣，增加三维SAR图像目标点云提取方法的难度，经典的双参数CFAR算法无法在强旁瓣的影响下检测出准确的目标点。在虚警抑制方面，传统的DBSCAN算法对簇内点密度变化敏感，无法进行较好的识别与分割目标区和强旁瓣，无法抑制虚警的技术方案相比，通过获得三维SAR图像的圆周扫描GBSAR三维数据，对三维SAR图像中三个维度最大值投影进行提取，得到三视图；检测所述三视图，得到三视图掩膜；利用三视图掩膜投影得到三维掩膜，将三维掩膜与三维SAR图像取交集，得到潜在目标区域数据；检测所述潜在目标区域数据，得到三维目标点云；在所述三维目标点云中抑制虚警，得到聚类结果，根据预设特征区分所述聚类结果中的目标与强旁瓣，去除聚类结果中强旁瓣所在类，得到虚警抑制后的三维点云。从而在强旁瓣的影响下准确提取三维点云，抑制虚
警。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
[0025]图1为本专利技术实施例中三维点云提取方法的流程示意图；
[0026]图2为本专利技术实施例中根据全局恒虚警率算法得到三维目标点云的流程示意图；
[0027]图3为本专利技术实施例中改进的基于密度的噪声应用空间聚类算法的流程示意图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维点云提取方法，其特征在于，包括：获得三维SAR图像的圆周扫描GBSAR三维数据，对三维SAR图像中三个维度最大值投影进行提取，得到三视图；检测所述三视图，得到三视图掩膜；利用三视图掩膜投影得到三维掩膜，将三维掩膜与三维SAR图像取交集，得到潜在目标区域数据；检测所述潜在目标区域数据，得到三维目标点云；在所述三维目标点云中抑制虚警，得到聚类结果，根据预设特征区分所述聚类结果中的目标与强旁瓣，去除聚类结果中强旁瓣所在类，得到虚警抑制后的三维点云。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，三视图的公式表示为：其中，S表示取圆周扫描GBSAR三维数据，S
左
表示三视图的左视图，x0是X轴的方向向量，S
主
表示三视图的主视图，y0是Y轴的方向向量，S
俯
表示三视图的俯视图，z0是Z轴的方向向量，max表示取圆周扫描GBSAR三维数据S对应轴方向的方向向量最大值。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，检测所述三视图，得到三视图掩膜，包括：根据双参数恒虚警率算法，检测所述三视图，得到三视图掩膜；检测所述潜在目标区域数据，得到三维目标点云，包括：根据全局恒虚警率算法，检测所述潜在目标区域数据，得到三维目标点云。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据双参数恒虚警率算法，检测所述三视图，得到三视图掩膜，包括：根据如下公式，获取三视图掩膜：其中，M
左
(y,z)表示三视图掩膜的左视图掩膜，M
主
(x,z)表示三视图掩膜的主视图掩膜，M
俯
(x,y)表示三视图掩膜的俯视图掩膜，CFAR表示双参数恒虚警率算法。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据全局恒虚警率算法，检测所述潜在目标区域数据，得到三维目标点云，包括：根据全局恒虚警率算法，对潜在目标区域数据进行全局恒虚警率检测，将潜在目标区域数据转化为第一行向量，计算第一行向量中数据的均值和方差；根据所述均值和方差以及恒定的虚警概率，计算检测阈值；以滑动窗的形式，遍历潜在目标区域数据，得到滑动窗的中心像素；根据检测阈值判断所述滑动窗的中心像素是否为目标点，获得目标点检测结果；根据目标点检测结果，得到三维目标点云。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，利用三视图掩膜投影得到三维掩膜，将三维掩膜与三维SAR图像取交集，得到潜在目标区域数据，包括：
根据如下公式，得到三维掩膜：I(x,y,z)＝M
左
(i
x
,y,z)∩M
主
(x,i
y
,z)∩M
俯
(x,y,i
z
)其中，I(x,y,z)表示三维掩膜，i
x
、i
y
、i
z
从1开始取整数，i
x
、i
y
、i
z
的下角标x...

【专利技术属性】
技术研发人员：申文杰，郅洁，林赟，李洋，蒋雯，王彦平，
申请(专利权)人：北方工业大学，
类型：发明
国别省市：