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专利号: 2020104837716
申请人: 西安工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.改进的导向滤波三维散乱点云快速光顺方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1:输入含有噪声的三维散乱点云数据P={pi},i=1,2,...,n,pi代表点云P里的每一个点,n为点云总个数;

步骤2:将步骤1获取的含有噪声的三维点云数据P进行分块,形成点云数据Pj:(2‑1)将待处理的点云数据按Z轴从小到大进行排序;

(2‑2)根据公式(1)计算最大点云数量M,再根据公式(2)计算拓展处理点数量m,式中n表示点云P的总个数,N表示拟分块的个数,a表示拓展处理点数m占最大点云数量M的百分比,式中 表示向上取整;

(2‑3)根据M和m确定分块范围,每一块处理点云的划分范围如式(3)所示,式中Pj表示点云P的第j块,j=1,2,...,N;

步骤3:对步骤2的分块点云数据Pj进行并行三维导向滤波点云光顺算法处理,得到光顺后点云数据Qj;

具体方法为:

(3‑1)输入分块后待处理的三维点云数据Pj,设定搜索邻域数量K=10和单位矩阵系数ε=0.1,Pj被传入不同的处理单元,实现算法的并行运算;

(3‑2)运用K‑D树算法搜索pi点的K邻域,K为邻域点的个数且小于每一块点云总个数,根据公式(3)设邻域点集为N(pi)={pik∈pj},其中pik为pi的K个邻域点,k=1,2,...,K;

(3‑3)根据邻域集合,我们可以计算出一个量 称为点pi邻域的质心,如式(4)所示;

(3‑4)根据公式(5)和公式(6)计算出该点的ai和bi,从而得到公式(7)最优解;

(3‑5)公式(7)使得公式(8)重构残差最小,即可根据公式(8)更新该点的空间位置,qi=aipi+bi                 (8)其中,pi和qi是导向滤波前后的点,ai是标量,bi是3*1的向量;

(3‑6)遍历并更新每块中所有数据点;判断是否为最后一个数据点,是则完成滤波光顺算法,否则返回步骤(3‑2),进行迭代;

(3‑7)输出光顺后的三维点云数据Qj;

步骤4:对步骤3处理后的点云数据Qj进行恢复整合,输出结果Q;

根据步骤3中M将处理后的点云数据Qj整合为输出点云Q={Qj},j=1,2,...,N;

根据步骤2中的参数M,将步骤3中处理后的点云数据Qj整合为输出点云Q={Qj},j=1,

2,...,N

按照公式(9)将分块的点云进行恢复整合,最后输出算法处理完的结果图。