[发明专利]一种基于阈值的点云阴影数据去除方法

说明书

本发明提出了一种基于阈值的点云阴影数据去除方法，能够根据基于局部最小二乘平面的方法获取得到局部点的法矢，然后通过法矢重定向准则可以使法矢方法一致化，去二义性，然后通过基于统计的方法获取到点云阴影数据的阈值，根据设定的阈值能够去除掉点云数据中阴影部分的数据。与现有的方法相比优点在于实现简单，去除效果好，对环境的要求也不高，并且效率较高，在实际的测量中，本方法具有较高的鲁棒性；本发明的方法可以有效的去除阴影部分数据，得到正确的点云数据。

技术领域

本发明涉及三维测量领域，尤其涉及一种基于阈值的点云阴影数据去除方法。

背景技术

随着三维测量技术的发展，面结构光三维测量法作为一种测量速度快、精度高的非接触式光学测量方法，被广泛应用于工业生产检测零件、生物医学和历史文物保护、产品的质量控制、模型数字化等领域。而面结构光最后获取得到的点云数据中，法向量信息作为一种必不可少的属性，在点云处理中具有很重要的位置，较好的法矢可以使得后续的曲面重建效果较好，而且也可以使得曲面重建后的网格具有一定的保持尖锐特征的特性。但是在实际的获取中，由于扫描自身不可避免的噪声以及可能出现的遮挡问题，同时由于测量视角的原因，双目相机获取得到的光栅条纹图像经过特征匹配后有些处于阴影部分区域的数据也被计算了出来，得到了部分“伪数据”，该部分“伪数据”会影响点云的精确性。针对这部分阴影部分的数据，本发明提出一种基于阈值的阴影去除方法，可以有效的去除阴影部分数据，得到正确的点云数据。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种基于阈值的阴影去除方法，可以有效的去除阴影部分数据，得到正确的点云数据。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种基于阈值的点云阴影数据去除方法，包括以下步骤：

S1、通过面结构光三维扫描仪测量被测工件得到相应的点云数据；

S2、基于局部最小二乘平面拟合的方法估计点云局部法矢；

S3、通过法矢重定向准则使法矢方向一致化；

S4、计算阴影数据点的阈值，删除小于阈值的阴影数据点，达到删除阴影数据的目的。

在以上技术方案的基础上，优选的，S2中局部最小二乘平面拟合的方法具体包括以下步骤：

S201、基于数字光栅投影的面结构光三维测量原理测量被测工件得到有序点云，记录每个数据点对应图像中的行和列，建立局部领域；

S202、设点云数据中当前数据点为p_i，获取当前数据点p_i的k邻域的相邻点，利用这些相邻点拟合最小二乘平面P，计算最小二乘平面P的法向量，最小二乘平面P的法向量即为当前数据点p_i的法矢；

S203、遍历点云数据中所有的数据点，重复步骤S202，获得所有数据点的法矢。

进一步优选的，S202中最小二乘平面P的法向量计算公式为：

其中，为最小二乘平面P的法矢，p_i为当前数据点，d为最小二乘平面P到坐标原点的距离，k是相邻点个数。

在以上技术方案的基础上，优选的，S3中重定向准则具体为：计算当前数据点p_i与图像坐标原点的向量和当前最小二乘平面P的法矢的点积，当时，判断法矢的朝向为正，当时，判断法矢的朝向为负，并且当前数据点p_i为阴影数据点，调整法矢的方向，使法矢的朝向为正。

进一步优选的，S4中计算阴影数据的阈值的方法包括以下步骤：

S401、计算点云中每个数据点与经过法矢重定向的法矢之间的余弦值；