基于上下文的三維點云補全技術研究.pdf

1、三維點云是一種應用領域廣泛的新型媒體數據。在獲取三維點云的過程中，由遮擋（即激光雷達在掃描目標的過程中被其它目標遮擋）產生的數據缺失是點云數據的主要質量問題之一。傳統(tǒng)測繪方法采用人工多站掃描的方式來解決該問題，消耗人力物力較大且效果受環(huán)境影響嚴重。點云數據完整性極大程度地影響其后續(xù)應用效果。針對該問題，本文對基于上下文的三維點云自動補全技術進行研究。該研究主要分為三維點云被遮擋區(qū)域邊緣檢測及被遮擋區(qū)域補全兩個部分。
　　首先，針對

2、三維點云被遮擋區(qū)域檢測問題，本文提出了一種三維點云被遮擋區(qū)域邊緣自動檢測方法。該部分工作的核心問題是如何準確地區(qū)分缺失區(qū)域邊緣及完整表面邊緣（如窗框，交通標志牌邊緣等），而傳統(tǒng)的基于幾何特征的邊緣檢測方法難以區(qū)分兩類邊緣點。與傳統(tǒng)方法不同，該方法通過引入激光雷達最后一次回波(last-echo)信息，準確地提取出缺失區(qū)域邊緣并排除非完整表面邊緣。同時，該方法能夠去除缺失區(qū)域周圍的異常點從而提高后續(xù)的補全效果。
　　其次，在被遮擋區(qū)

3、域補全部分，缺失區(qū)域的結構連續(xù)性將極大程度地影響點云的可視化效果及后續(xù)應用，而傳統(tǒng)的基于上下文的方法難以保持結構的連續(xù)性。針對該問題，本文提出了一種對結構先分析后補全的方法，主要針對三類結構:1)脊狀邊緣，2）完整表面邊緣及3）點云分布密度。同時，三維點云的數據量相對較大，因此在補全過程中基于上下文的方法將受到搜索最優(yōu)匹配塊過程的效率限制。針對該問題，本文提出了一種3D-PatchMatch算法，通過該算法及層次化搜索算法對最優(yōu)匹配的搜