[发明专利]一种基于Snake模型多基元融合的点云滤波方法

权利要求书

1.一种基于Snake模型多基元融合的点云滤波方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，加载机载雷达LAS格式的数据文件，获取点云XYZ坐标信息；

S2，对点云数据进行格网化组织，采用形态学开运算探测点云数据中的噪声点，并进行剔除；

S3，获取初始Snake模型，同时计算此时的初始能量，其中，设置的目标能量函数表示如下：

E(M)＝∑(E_int(M)+E_ext(M))

式中，E_int(M)表示内部能量函数，E_ext(M)表示外部能量函数，内部能量函数控制模型的平滑性和连续性；外部能量函数则约束模型与全局地形最佳贴合；将内部能量函数表示为地形坡度的函数，公式表示如下：

式中，g表示坡度，GSD为格网尺寸，由上式可以看出，内部能量函数与模型坡度变化成正相关，当Snake模型M(i,j)较为平滑、起伏不大时，E_int(M)取值较小，当Snake模型为一平面时，E_int(M)取到极小值；

外部能量函数产生外部力，旨在使Snake模型M(i,j)能够吸附于实际地形IM(i,j)，将外部能量函数表示为模型与实际地形间高差的函数，公式表示如下：

式中，IM(i,j)表示实际地形，δ表示高差，由上式可以看出，当Snake模型M(i,j)越靠近实际地形IM(i,j)时，外部能量E_ext(M)越小，当M(i,j)≡IM(i,j)时，E_ext(M)取到极小值；

S4，采用Meanshift自动聚类方法，将每个点基元移动到密度函数的局部极大值点处，获取多个对象基元；

S5，利用对象基元不断更新Snake模型，直至模型能量达到全局能量最小化；

S6，利用步骤S5获取的全局能量最小化的Snake模型计算局部滤波阈值，并按点基元实现点云自动滤波。

2.根据权利要求1所述的基于Snake模型多基元融合的点云滤波方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：

S21，将点云数据进行格网组织，生成深度图像I(x,y)；

S22，对格网数据进行形态学膨胀运算，结构元素尺寸为3×3；

S23，将形态学膨胀运算前后高差变化大于阈值的孤立点判定为噪声点，并进行剔除。

3.根据权利要求2所述的基于Snake模型多基元融合的点云滤波方法，其特征在于，所述步骤S21具体包括以下步骤：

S211，获取点云数据的二维平面包围盒；

S212，计算平均点间距，并以平均点间距作为格网尺寸对二维平面包围盒进行格网剖分；

S213，如果格网内有多个点存在，则取格网内所有点高程值的最小值作为该格网的特征值；

S214，如果格网内没有数据，则取与该格网中心最邻近点的高程值作为该格网的特征值。

4.根据权利要求1所述的基于Snake模型多基元融合的点云滤波方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下步骤：

S31，对去噪后的深度图像进行大尺度的形态学腐蚀运算，获取初始Snake模型；

S32，计算模型的初始能量，即计算模型的内部能量与外部能量之和。