專利名稱：基于KDTree的點(diǎn)云數(shù)據(jù)雙邊濾波去噪的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到測繪科學(xué)與技術(shù)、逆向工程、古建數(shù)字保護(hù)領(lǐng)域，具體涉及利用地面激光掃描技術(shù)進(jìn)行對象表面重建時(shí)，基于KDTree的點(diǎn)云數(shù)據(jù)雙邊濾波去噪的方法。
背景技術(shù)：
地面三維激光掃描技術(shù)是三維激光掃描技術(shù)的非常重要組成部分，在測繪領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。TLS獲取的原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)是密集、離散分布的，又是海量數(shù)據(jù)的集合，同時(shí)存在大量噪聲與冗余數(shù)據(jù)。針對TLS的海量點(diǎn)云數(shù)據(jù)的去噪，需要有一套行之有效的優(yōu)化方法，才能達(dá)到精化、壓縮與平滑點(diǎn)云數(shù)據(jù)的目的。對TLS采集的點(diǎn)云數(shù)據(jù)可以刪除肉眼能識(shí)別的噪聲點(diǎn)，但物體點(diǎn)云的表面仍然有“浮點(diǎn)”、“壞點(diǎn)”無法去除，需要進(jìn)行濾波。其中研究比較成熟的方法如中值、均值、高斯及平均曲率流濾波對于海量點(diǎn)云數(shù)據(jù)的濾波來說，消耗的時(shí)間難以承受，效率低；拉普拉斯、維納與卡爾曼濾波會(huì)使模型產(chǎn)生不同程度的收縮，導(dǎo)致模型變形；小波去噪、均值漂移算法效果好，但算法復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)較難。相比較而言，本發(fā)明采用的雙邊濾波算法很好地保持了點(diǎn)云數(shù)據(jù)所表達(dá)的實(shí)體表面特征信息，方法簡單有效，并且運(yùn)算速度快。為了克服不能處理大范圍噪聲的局限，可先通過交互去噪處理大量的噪聲，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合KDTree建立點(diǎn)與點(diǎn)拓?fù)潢P(guān)系，快速搜索最近鄰域點(diǎn)，運(yùn)用雙邊濾波法去噪，加速濾波速度和效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種將雙邊濾波方法用于三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的濾波，主要是處理點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的噪聲，即基于KDTree的點(diǎn)云數(shù)據(jù)雙邊濾波去噪的方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是利用地面激光掃描技術(shù)進(jìn)行測量對象表面重建時(shí)基于KDTree的點(diǎn)云數(shù)據(jù)雙邊濾波去噪的方法，其特征在于，其具體步驟為①在地面三維激光掃描技術(shù)中的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的濾波中，定義P' = p+ λ η (I)上式中p'為數(shù)據(jù)點(diǎn)P濾波后的新數(shù)據(jù)點(diǎn)，λ為雙邊濾波權(quán)因子，η為數(shù)據(jù)點(diǎn)P的法向，雙邊濾波權(quán)因子λ定義如下
權(quán)利要求
1.利用地面激光掃描技術(shù)進(jìn)行測量對象表面重建時(shí)基于KDTree的點(diǎn)云數(shù)據(jù)雙邊濾波去噪的方法，其特征在于，具體步驟為 ①在地面三維激光掃描技術(shù)中的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的濾波中，定義 P' = p+ λ η (I) 上式中P'為數(shù)據(jù)點(diǎn)P濾波后的新數(shù)據(jù)點(diǎn)，λ為雙邊濾波權(quán)因子,η為數(shù)據(jù)點(diǎn)P的法向，雙邊濾波權(quán)因子λ定義如下
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于KDTree的點(diǎn)云數(shù)據(jù)雙邊濾波去噪的方法，其特征在于，所述的KDTree為二叉樹，每個(gè)節(jié)點(diǎn)對應(yīng)一個(gè)長方體盒和一個(gè)分割平面，分割平面與一個(gè)坐標(biāo)軸平行，分割平面將長方體盒分割成兩個(gè)子長方體盒，構(gòu)成KDTree的兩個(gè)子節(jié)點(diǎn)。
根據(jù)權(quán)利要求I所述基于KDTree的點(diǎn)云數(shù)據(jù)雙邊濾波去噪的方法，其特征在于，求得矩陣M的最小特征值的數(shù)值方法是逆迭代法。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用地面激光掃描技術(shù)進(jìn)行測量對象表面重建時(shí)基于KDTree的點(diǎn)云數(shù)據(jù)雙邊濾波去噪的方法，在雙邊濾波算法中，通過KDTree來建立散亂點(diǎn)云數(shù)據(jù)點(diǎn)的領(lǐng)域，有了數(shù)據(jù)點(diǎn)的領(lǐng)域點(diǎn)集，利用逆迭代法求領(lǐng)域點(diǎn)得法向量ni，再計(jì)算濾波函數(shù)參數(shù)及濾波高斯參數(shù)得到雙邊濾波權(quán)因子λ，最終得到濾波后的新數(shù)據(jù)點(diǎn)p＇i=pi+λni。本發(fā)明的雙邊濾波方法用于濾除點(diǎn)云數(shù)據(jù)的噪聲，方法簡單有效，并且運(yùn)算速度快，能夠在保持特征的同時(shí)去除噪聲，適用于處理小范圍的噪聲。
文檔編號G06T5/00GK102629367SQ20121001372
公開日2012年8月8日 申請日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者劉仁義, 周利利, 夏開旺, 左偉, 左光之, 廖振修, 施貴剛, 金乃玲, 黃顯懷 申請人:安徽建筑工業(yè)學(xué)院