三維點(diǎn)云預(yù)處理技術(shù)研究.pdf

1、三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)在影視游戲、逆向工程及文物保護(hù)與展示等各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。囿于外界不可控變量、設(shè)備物理誤差等因素，由測(cè)量設(shè)備得到的原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)不可避免的帶有許多噪聲。距離點(diǎn)云模型較遠(yuǎn)的點(diǎn)與點(diǎn)云數(shù)據(jù)點(diǎn)的幾何屬性差別較大，對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的法向量、曲率等屬性會(huì)產(chǎn)生較大誤差。距離點(diǎn)云模型較近的噪聲點(diǎn)與點(diǎn)云數(shù)據(jù)的幾何屬性相似，因此難以有效區(qū)分噪聲點(diǎn)與非噪聲點(diǎn)。針對(duì)上述問(wèn)題，本文主要對(duì)點(diǎn)云模型的離群點(diǎn)濾除、法向量計(jì)算和去噪進(jìn)行了深入的研究，設(shè)計(jì)了一個(gè)

2、點(diǎn)云模型的驗(yàn)證系統(tǒng)，驗(yàn)證和對(duì)比相關(guān)算法的效果。本文的主要研究?jī)?nèi)容和工作如下：
　　1.針對(duì)距離點(diǎn)云模型較遠(yuǎn)的離群點(diǎn)對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的幾何屬性干擾較大，本文對(duì)法向量的求取流程進(jìn)行改進(jìn)。首先對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行空間單元格劃分，繼而構(gòu)造基于單元格的最大連通域，保留最大連通域內(nèi)單元格包含的數(shù)據(jù)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)上述處理可以有效濾除離群點(diǎn)；基于保留的單元格搜索數(shù)據(jù)點(diǎn)的K-近鄰，由K-近鄰構(gòu)建點(diǎn)的鄰域協(xié)方差矩陣，并進(jìn)行協(xié)方差分析，由最小特征值對(duì)應(yīng)的特征向量擬合數(shù)據(jù)點(diǎn)的

3、法向量。
　　2.低通濾波去噪算法容易產(chǎn)生特征丟失，而基于投影的算法，大多依據(jù)擬合的局部曲線或曲面來(lái)調(diào)整數(shù)據(jù)點(diǎn)的位置，由于三維空間曲線、曲面擬合的復(fù)雜性，此類(lèi)方法效率不高，同時(shí)隨著算法迭代次數(shù)的增加，模型容易發(fā)生變形，還需要進(jìn)行體積保持處理。本文對(duì)現(xiàn)有的核密度估計(jì)算法進(jìn)行改進(jìn)，以點(diǎn)云鄰域法向量的差向量為參數(shù)，表征模型的表面特征，同時(shí)考慮到模型均勻分布的稀疏區(qū)域，引入面積加權(quán)因子。本文算法無(wú)需迭代，不存在模型變形問(wèn)題，同時(shí)充分保留模