(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211473615.7 (22)申请日 2022.11.23 (71)申请人 南京航空航天大 学 地址 210000 江苏省南京市秦淮区御道街 29号 (72)发明人 汪俊　曹涛　戴佳佳　 (74)专利代理 机构 合肥汇融专利代理有限公司 34141 专利代理师 张雁 (51)Int.Cl. G06T 7/00(2017.01) G06T 7/70(2017.01) G06T 3/00(2006.01) G06V 10/77(2022.01) (54)发明名称 一种基于密度场感知的平面点云轮廓线生 成方法 (57)摘要 本发明涉及平 面点云轮廓线生 成技术领域， 解决了现有技术中缺少实现对三维点云的轮廓 线进行提取生成的技术问题， 尤其涉及一种基于 密度场感知的平面点云轮廓线生成方法， 包括以 下步骤： S1、 获取目标结构的三维点云； S2、 采用 PCA算法计算目标结构的三维点云包围盒； S3、 根 据三维点云包围盒的主方向将三维点云投影到 平面得到平 面点云， 并对平面点 云中的每个点设 置权重； S4、 在平面点云内设置若干个密度感知 线， 并离散成若干离散点； S5、 根据密度变化得到 平面点云轮廓线待选点， 然后拟合成平滑曲线。 本发明可以高效精确的在复杂三维点云中得到 关键特征中的轮廓线信息， 以此降低特征表达的 复杂性， 提高相关任务的检测速度和效率。 权利要求书2页 说明书7页 附图6页 CN 115546205 A 2022.12.30 CN 115546205 A 1.一种基于密度场感知的平面 点云轮廓线生成方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 获取目标 结构的三维点云； S2、 采用PCA算法计算目标 结构的三维点云包围盒； S3、 根据三维点云包围盒的第一主方向将三维点云投影到平面得到平面点云， 并对平 面点云中的每 个点设置 权重； S4、 在平面 点云内设置若干个密度感知线， 并离 散成若干 离散点； S5、 根据密度变化得到平面 点云轮廓线 待选点， 然后拟合成平 滑曲线。 2.根据权利 要求1所述的平面点云轮廓线生成方法， 其特征在于： 在步骤S2中， 采用PCA 算法计算目标 结构三维点云包围盒， 具体过程包括以下步骤： S21、 根据三维点云中所有点的坐标计算整个三维点云的质心； S22、 根据质心的坐标 得到该点的协方差矩阵； S23、 根据质心的协方差矩阵确定三维点云包围盒坐标轴的第一主方向； S24、 基于平面 点云和右手定则确定三维点云包围盒其 他两个坐标轴的方向； S25、 根据三维点云包围盒坐标的三个方向分别计算出与其相对应的距离最大和最小 边界， 得到三个方向边界； S26、 根据三个方向边界确定包围盒。 3.根据权利要求2所述的平面点云轮廓线生成方法， 其特征在于： 在步骤S24中， 基于平 面点云和右手定则确定三维点云包围盒其 他两个坐标轴的方向， 具体过程包括以下步骤： S241、 以第一主方向为法向和质心的坐标原点定义 一个平面； S242、 将三维点云中的所有点投影到平面， 得到初始 平面点云； S243、 计算初始平面点云中点中距离最远的两个点， 定义从点的序号最小的点到序号 最大点的方向为第二主方向即X轴； S244、 以三维点云包围盒的主方向为大拇指指向， 利用右手定则确定第三主方向即Y 轴， 其中Y轴垂直于X轴和Z轴。 4.根据权利要求1所述的平面点云轮廓线生成方法， 其特征在于： 在步骤S3中， 根据三 维点云包围盒的第一主方向将三 维点云投影到平 面得到平面点云， 并对平面点云中的每个 点设置权重， 具体过程包括以下步骤： S31、 以三维点云包围盒的第一主方向为三维点云中所有点的投影方向， 以第一主方向 的上边界为投影面， 将三维点云中的所有点投影到投影面， 得到平面 点云 ； S32、 根据三维点云中的所有点在投影前 是否为被遮挡点设置投影权 重值。 5.根据权利要求4所述的平面点云轮廓线生成方法， 其特征在于： 步骤S32的具体过程 包括： 沿投影方向的反方向划定一个圆柱形的包围区域， 以最小间隙0.1mm为圆柱形包围区 域半径； 若某个点沿投影方向的反方向在包围区域内存在其他点， 则该点为被遮挡点， 投影权 重值设置为0； 若该点没有被遮挡， 则投影权 重值设置为 L×100， L为该点到投影面的距离 。 6.根据权利要求1所述的平面点云轮廓线生成方法， 其特征在于： 在步骤S4中， 若干个权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115546205 A 2密度感知线在平面 点云内互相平行， 两个密度感知线之间的间隔距离设置为0.2m m。 7.根据权利要求1所述的平面点云轮廓线生成方法， 其特征在于： 在步骤S5中， 根据密 度变化得到平面 点云轮廓线 待选点， 然后拟合成平 滑曲线， 具体过程包括以下步骤： S51、 计算密度感知线上每 个点的0.3m m空间邻域内的所有邻域 点； S52、 将离 散点在平面 点云内所有邻域 点的权重相加得到 离散点的点云密度值； S53、 根据轮廓线位置密度呈现梯度变化提取出现跳动的点云密度值并记录其所在密 度感知线的序号； S54、 按照密度感知线的序号相邻且距离不超过密度感知线间隙的1.5倍跳动位置的所 有离散点进行归类； S55、 采用基于曲线拟合的最小二乘法将归类后的离 散点拟合 为轮廓线。 8.根据权利要求7所述的平面点云轮廓线生成方法， 其特征在于： 在步骤S54中， 按照密 度感知线的序号相 邻且距离不超过密度感知 线间隙的1.5倍跳动位置的所有离散点进行归 类， 具体过程包括以下步骤： S541、 设置相邻密度感知线之间的距离为0.3mm， 其中圆点均 为点云密度出现跳变的位 置， 密度感知线中包 含若干条密度线 ； S542、 以密度线 跳变位置 的点为起点， 判断在密度线 中是否存在距离小于0.45mm 跳变位置的点； 若存在距离小于0.45mm跳变位置的点， 则与密度线 跳变位置的点归为一类， 并做标记 为已归类； 随后继续在密度线 中搜索与密度线 跳变位置的点存在是否距离小于0.45mm 跳变位置的点； 若不存在距离小于0.45mm跳变位置的点， 则从密度线 跳变位置的点为起点重复步骤 S542在密度线 中检索， 直到所有的点都标记为已经归类使用。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115546205 A 3