[发明专利]一种基于区域划分与自适应阈值的点云地面分割方法

权利要求书

1.一种基于区域划分与自适应阈值的点云地面分割方法，其特征在于，在平面模型拟合算法中引入栅格投影结合高程信息进行粗筛选，并通过区域划分在每个子区域内结合自适应阈值进行动态分割，具体步骤如下：

步骤1，获取点云地面分割所需的参数信息，包括点云感兴趣区域大小R_max，栅格边长d_xy，平均高度阈值高度差阈值d_{diff_th}，高度方差阈值σ²_th，区域划分参数xy_div，波动幅度系数k，迭代次数num。

步骤2，将输入的点云截取感兴趣区域内的点云并进行二维栅格投影，结合d_{diff_th}、d_{diff_th}进行高程信息粗筛选，得到粗分割点云P_Rough。

步骤3，将P_Rough结合区域划分参数xy_div进行多区域划分，计算子区域内的高度平均值，将每个子区域内所有点的高度值与高度平均值做比较，将小于高度平均值的点组成初始种子点集p_{div_i_seed}。

步骤4，在每个子区域内结合p_{div_i_seed}利用奇异值分解进行平面模型拟合。

步骤5，在每个子区域内计算波动幅度f，结合波动系数k计算自适应阈值d_adaptive。

步骤6，将子区域内正交投影距离小于当前区域的自适应阈值的点组成地面点集合P_{div_i_ground}，使用P_{div_i_ground}替换当前区域的种子点集，判断当前迭代次数是否达到了num，若达到迭代次数num，则结束地面点分割流程，否则重复步骤4与步骤5进行迭代优化。

步骤7，将各区域内的所有地面点组成集合P_ground，将各区域内的所有非地面点组成集合P_{no_ground}，完成整个点云地面分割流程。

2.如权利要求1，步骤2中所述的点云感兴趣区域大小R_max，其特征为：

对三维点云X与Y方向进行限制，将三维点云中所有不满足-R_max≤x≤R_max与-R_max≤y≤R_max的点进行移除。

3.如权利要求1，步骤2中所述的粗分割点云P_Rough的生成策略，其特征在于：

栅格投影之后，对于每一个(row，col)，若平均高度小于平均高度阈值高度差Z_diff(row,col)小于高度差阈值d_{diff_th}、高度方差σ²(row,col)小于高度方差阈值σ²_th，则认为是地面点进行保留，否则认为是非地面点进行移除，将所有(row，col)中的地面点进行整合得到粗分割点云P_Rough。

4.如权利要求1，步骤3中所述的初始种子点集p_{div_i_seed}的选取策略，其特征在于：

对于已经粗分割之后的点云，在每一个子区域p_{div_i}内计算当前区域的高度平均值将p_{div_i}内的点的高度值与当前子区域的做比较，将小于的点作为平面模型拟合的种子点集p_{div_i_seed}。

5.如权利要求1，步骤5中所述的波动幅度f的计算方式，其特征在于：

波动幅度f表示当前子区域内不平整程度，由于各区域内情况不一致，因此不能使用统一的分割阈值进行分割，其中f与每个点到拟合出的平面模型的正交投影距离存在一定的相关性，因此在当前区域内可以使用这些距离表示当前区域的波动幅度，结合每个点到平面的距离d_i、距离的平均值区域内点的个数n，f由以下公式确定：

6.如权利要求1，步骤5中所述的自适应阈值d_adaptive的计算方式，其特征在于：

在计算出当前区域的波动幅度f之后，由于f与自适应阈值d_adaptive存在线性相关性，因此以当前区域的f结合波动幅度系数k来计算d_adaptive，d_adaptive由以下公式确定：