[发明专利]一种相位式三维激光点云噪声滤除方法

说明书

本发明公开了一种相位式三维激光点云噪声滤除方法，具体步骤包括如下：步骤1：通过现有相位式地面激光三维扫描设备获取的原始点云数据；步骤2：按照阵列读取点云数据，计算相邻点入射角度θ和扫描点间距D；步骤3：以阵列为单位进行噪声处理，对噪声点进行计算。一种相位式三维激光点云噪声滤除方法，提出采用边界点夹角作为阈值，判断扫描边界带来的误差，能够有效去除这部分”错误点云”，同时以相位式点云的扫描边界点间距及反射强度变化为依据，去除相位式三维激光扫描仪的错误点，有效改善点云质量，推动三维技术的快速发展。

技术领域

本发明涉及点云噪声处理技术领域，更具体的说是涉及一种相位式三维激光点云噪声滤除方法。

背景技术

基于相位式测距原理的地面站载三维激光扫描仪在大范围三维数据采集方面具有速度快、精度高等特性，广泛应用与三维测量、建模、遗产保护、建筑施工测量及其它空间信息相关的应用领域中。然而点云本身数据量巨大，内部包含噪声及环境数据，容易对测量目标造成干扰且通过点云直接进行三维量测精度低且容易出现三维偏差。目前的噪声滤除算法主要针对散乱点云中表面浮点(因材质与环境引起)、孤立点集及拼接误差等导致点云“变厚”而产生的误差点等，而相位式三维扫描仪的噪声主要是由于激光扫描到目标边界产生的噪声，这类点属于点云内部错误，容易造成目标边界细节拖影及扭曲，需要特定的算法来纠正。

现有方法主要针对点云的正常噪声，而本发明针对点云的边界噪声，是一种相位式扫描仪由于扫描到边界时候产生的误差较大，甚至错误的点，这些点是噪声，但是又与某些扫描目标无明显区别，容易混杂在复杂场景中，造成三维量测和建模的误差增大，给数据处理带来较大的问题。现有技术中，可以用于点云三维噪声滤除的方法有很多，包含：

1.基于密度法。此方法一般以点间距作为判据，依据距离扫描中心点间距差异来估算噪声点，当点云间距大于阈值时候判定为噪声点。本发明所指噪声分布及点间距与正常点云接近，很难通过此类方法滤除。

2.基于表面拟合。此类噪声针对不同材质，尤其是低反射率材质引起的表面浮点(椒盐噪声)等效果较好，但是需要拟合局部曲面，耗费时间长。本发明所指噪声与目标边界连续分布，无法通过此类方法滤除噪声。

3.基于图像边界方法。此种方法一般将点云按照特定视角进行投影，通过投影灰度图像处理得到脱离主体点云的噪点，不适合处理本发明所指噪声。

因此，如何提供一种提高点云质量，能够去除相位式三维激光扫描仪的错误点的三维激光点云噪声滤除方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种相位式三维激光点云噪声滤除方法，提出采用边界点夹角作为阈值，判断扫描边界带来的误差，能够有效去除这部分”错误点云”，同时以相位式点云的扫描边界点间距及反射强度变化为依据，去除相位式三维激光扫描仪的错误点，有效改善点云质量，推动三维技术的快速发展。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种相位式三维激光点云噪声滤除方法，具体步骤包括如下：

步骤1：通过现有相位式地面激光三维扫描设备获取的原始点云数据，设定相位式激光扫描仪极限测程S，单位为m，扫描密度为m行n列；

步骤2：按照阵列读取点云数据，计算激光点入射角度θ和扫描点间距D；

步骤3：以阵列为单位进行噪声处理，激光点入射角度阈值设定为θ_thr，相邻点连线的向量角度变化为dθ，角度变化阈值为dθ_t，灰度变化dI的阈值为dI_t，扫描点间距变化dD的阈值dD_t，对噪声点进行计算。

优选的，在上述的一种相位式三维激光点云噪声滤除方法中，所述步骤2中，具体步骤包括：