申请/专利权人：中国海洋大学;青岛海洋地质研究所

申请日：2022-05-06

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN114972633B

主分类号：G06T17/00

分类号：G06T17/00;G06T5/30;G06T5/20;G01B11/24;G06T5/70

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2022.09.16#实质审查的生效;2022.08.30#公开

摘要：本发明公开一种交叉激光线约束下的快速扫描点云插值方法，基于两个线激光器发射的交叉激光线，以其中一条激光线为基础，另一条激光线为约束，实现整体点云的准确插值。通过分别获取交叉激光线上的点云数据，根据线结构光的三角测量原理，分别对两条激光线所在的光平面进行确定，然后提取相机获取的照片上中两激光线上的二维坐标，利用标定的相机基本参数和光平面方程获得所需的点云数据，进而实现点云插值；能够实现对快速扫描下的准确插值，且插值效率高，有效提高测量精度和目标形貌还原程度，具有较高的实际应用中和推广价值。

主权项：1.交叉激光线约束下的快速扫描点云插值方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A、搭建交叉线激光扫描系统，分别标定两激光平面，得到对应的光平面方程；所述交叉线激光扫描系统包括线激光器组、摄像机和控制单元，线激光器组和摄像机与控制器相连，所述线激光器组包括两个波长相同或波长不同的线激光器，且两个线激光器投射的线激光相交叉；步骤B、分别提取两激光线上的点坐标，结合步骤A得到的光平面方程获得点云数据；考虑到两个线激光器的波长存在相同或不相同两种情况，在获得点云数据时：1如果使用的是两种不同波长的线激光器，则根据彩色图像的不同通道对两激光线进行快速分离，利用上述改进的基于梯度的灰度重心法分别提取两激光线中心的二维坐标，然后基于其对应的光平面方程求出激光点对应的三维点云数据；2如果两线激光器波长相同，在进行两条激光线分离时，如果在图像的给定行上发现两个候选激光点，需要确定这两候选点相对于交叉激光线交点的位置来区分不同激光线上的点，进而以利用上述改进的基于梯度的灰度重心法分别提取两激光线中心的二维坐标，然后基于其对应的光平面方程求出激光点对应的三维点云数据；在对两激光线分离时，具体采用以下方式：对于交叉激光线图像，若峰值搜索中获得两个峰值，将该两个峰值作为激光点，并进行逐行搜索；逐行搜索当出现一个峰值时，则将该峰值作为交点候选点；然后将所有行的单峰值点作为交点的候选点，分别以每个交点候选点为圆心做圆，该圆与两激光线相交，上下两边相交间距差距最小的候选点被认为是两激光线的交点；步骤C、基于交叉线约束的点云插值重建，包括：步骤C1、判断同一扫描行相邻点之间是否需要插值：设置阈值并对两点云之间的空间距离进行判断，如果距离大于阈值，则两点之间取消插值，否则进行步骤C2；步骤C2、确定待插值点数量和坐标；在确定待插值点数量和坐标时，具体分行插值的方法：1交叉激光线下的点云插值采用带约束条件的移动最小二乘法，以其中一条激光线提供的点云为基础，另一条激光线提供的点云作为约束条件，拟合曲线时要求曲线经过作为约束条件的激光线上的激光点；2假设给出的一组已知的离散点xi，yi，i＝1,2，…，n，约束条件的点为xg，yg，g＝1,2，…，t，t≤n，在分行插值中，点的坐标x，y中x和y分别指的是三维点云坐标x，y，Z中的x和z坐标，fx指的是利用移动最小二乘法拟合的曲线，则带约束条件的移动最小二乘法拟合出的曲线可以表示为： 其中，有： δg＝fxg-yg最小二乘法拟合出的曲线构造的函数看作是移动最小二乘法拟合的修正，修正项为3带约束条件的移动最小二乘法拟合出的曲线求解如下：a求出没有约束条件下的移动最小二乘拟合曲线，即以作为基础的激光线上的点进行拟合；b计算利用作为约束条件的激光线上的点为约束带来的偏差δg＝fxg-yg；c最后计算lgx，并且利用最小二乘法拟合出的曲线得到约束条件下的移动最小二乘拟合曲线；4根据设置的插值数量在拟合曲线上选点插值，对每一行点云重复上述操作，直到完成全部点云的插值；步骤C3、滤除离群点和异常值，完成交叉激光线约束下的快速扫描点云插值。

全文数据：

权利要求：

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