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结合改进半径滤波和局部平面拟合的点云去噪算法

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激光与光电子学进展 2023年

作者：郭昌龙夏振平李超超陈豪张元申苏州科技大学电子与信息工程学院苏州科技大学物理科学与技术学院

点云去噪是保证三维点云质量的一个重要环节，现有的去噪方法在去除噪声点时，极易对目标点云产生误差去除，并且随着噪声识别精度的提高而增大。为解决这一问题，提出了一种结合改进半径滤波和局部平面拟合的点云去噪算法。为了准确地... 详细信息

点云去噪是保证三维点云质量的一个重要环节，现有的去噪方法在去除噪声点时，极易对目标点云产生误差去除，并且随着噪声识别精度的提高而增大。为解决这一问题，提出了一种结合改进半径滤波和局部平面拟合的点云去噪算法。为了准确地去除噪声点，根据噪声点与目标点云的欧氏距离，将噪声点划分为远噪声点和近噪声点，先后利用不同的去噪策略进行处理。首先，基于点云的密度特征采用改进的半径滤波去除远噪声点。然后，利用点云与局部拟合平面的偏差这一几何特征，去除靠近目标点云和附着在目标点云表面的近噪声点。最后，在公共的点云数据集上进行实验，并将所提方法与其他三种先进方法进行了比较。实验结果表明，在相同的噪声水平下，所提方法在多数指标上都优于其他三种对比方法，在达到更高的噪声识别精度的同时，有效地提高了目标点云识别精度，去噪精度达95.9%。

关键词：三维点云噪声分类去噪半径滤波平面拟合

一种改进的具有半径滤波和RANSAC优点的点云图像去噪方法

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激光杂志 2022年第3期43卷 92-97页

作者：刘春松宋伟罗印升李峰江苏理工学院江苏常州213001

为了剔除点云中离散点噪声和密集平面噪声且保留点云的特征,提出了一种改进的具有半径滤波和RANSAC优点的点云图像去噪新方法。首先利用体素下采样对原始点云数据进行精简,然后针对离散点噪声,使用半径滤波将其剔除,最后在保留原始RANSA... 详细信息

为了剔除点云中离散点噪声和密集平面噪声且保留点云的特征,提出了一种改进的具有半径滤波和RANSAC优点的点云图像去噪新方法。首先利用体素下采样对原始点云数据进行精简,然后针对离散点噪声,使用半径滤波将其剔除,最后在保留原始RANSAC算法的基础上,引入高度信息参数对拟合出的平面进行区分,据此进一步剔除点云中的密集平面噪声。实验结果表明,经过本方法去噪后SNR比传统方法和新方法处理后的分别高出152.94%和79.17%;同时本方法在运行时间上也分别快了96.27%和98.56%。

关键词：点云图像半径滤波 RANSAC 去噪

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基于点云的弯曲地铁隧道断面提取

测绘通报 2023年第10期 80-84,122页

作者：徐景田单斯奥于睿涵吴磊陈刚中国地质大学(武汉)地理与信息工程学院湖北武汉430074 湖北省电力勘测设计院有限公司湖北武汉430040 国家石油天然气管网集团有限公司西气东输分公司武汉输气分公司湖北武汉430074

三维激光扫描技术已广泛应用于运营期地铁隧道变形监测工作。针对常用地铁隧道中轴线获取方法存在的问题与不足,本文基于地铁隧道点云高程差异,提取隧道拱顶点云并拟合曲线,采用拱顶轴线代替中轴线对弯曲地铁隧道断面进行连续提取。针... 详细信息

三维激光扫描技术已广泛应用于运营期地铁隧道变形监测工作。针对常用地铁隧道中轴线获取方法存在的问题与不足,本文基于地铁隧道点云高程差异,提取隧道拱顶点云并拟合曲线,采用拱顶轴线代替中轴线对弯曲地铁隧道断面进行连续提取。针对传统断面去噪过程复杂、效率低下等问题,改进一种基于隧道断面几何特征的半径滤波去噪算法,且对去噪后的断面点进行椭圆拟合对比。利用武汉某弯曲地铁隧道点云数据进行试验,结果表明,以拱顶轴线代替中轴线提取弯曲地铁隧道断面的方法精度可靠,改进后的断面去噪算法简单高效,能够提高隧道变形监测工作效率。

关键词：点云地铁隧道轴线断面提取半径滤波

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基于LiDAR点云的复杂钢结构模型重建

测绘通报 2022年第5期 170-173页

作者：徐福斌曲相屹王健刘秀涵山东科技大学山东青岛266590 山东黄金矿业(莱州)有限公司焦家金矿山东烟台261441 山东麦格天泓科技发展有限公司山东济南250100

传统的基于全站仪等单点测量技术难以获取钢结构整体信息,且测量速度慢、模型重建精度低。针对此问题,本文将三维激光扫描技术应用于钢结构模型重建领域,提出了基于LiDAR点云的复杂钢结构模型重建方法。首先,基于标靶球和钢结构面信息... 详细信息

传统的基于全站仪等单点测量技术难以获取钢结构整体信息,且测量速度慢、模型重建精度低。针对此问题,本文将三维激光扫描技术应用于钢结构模型重建领域,提出了基于LiDAR点云的复杂钢结构模型重建方法。首先,基于标靶球和钢结构面信息实现多测站点云的高精度配准,并通过半径滤波算法去除噪点,以得到完整的激光点云数据;然后,对复杂钢结构单体模型进行分割,以实现各个部件的模型重建;最后,根据现场实测数据对重建的三维模型进行精度评估。试验结果表明,基于该方法得到的模型精度较高,与实际尺寸差值均小于1 cm,为复杂钢结构的三维模型重建提供了有效解决方案。

关键词： LiDAR点云复杂钢结构半径滤波模型重建

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局部密度和模糊C聚类的点云消噪方法研究

局部密度和模糊C聚类的点云消噪方法研究

作者：高云龙燕山大学

学位级别：硕士

三维激光扫描技术现已广泛应用于逆向工程、精密制造等领域。在点云数据采集的过程中由于受到外界环境、人为操作、设备精度和物体材质等的影响，获取的点云数据会有许多噪声点，而这些噪声数据的存在会对点云模型重建造成极大的影响。... 详细信息

三维激光扫描技术现已广泛应用于逆向工程、精密制造等领域。在点云数据采集的过程中由于受到外界环境、人为操作、设备精度和物体材质等的影响，获取的点云数据会有许多噪声点，而这些噪声数据的存在会对点云模型重建造成极大的影响。因此，为了获得精度符合要求的点云模型，必须对点云数据进行滤波处理，剔除点云中的噪声点。本文对散乱点云数据预处理中的滤波过程提出两种方法，具体研究内容如下：　　首先，根据噪声数据的分布特点，将不同分布形式的点云数据局部邻域关系与不同的消噪算法相结合。远离点云模型主体的孤立噪声点分布稀疏，通过分析点云主体邻域点平均距离关系，计算得出合理阈值，使用自适应半径滤波方法针对孤立噪声点加以消除;在此基础上，对于临近点云模型主体的噪声，以点云的局部密度为依据，确定不是噪声数据的局部中心点。最后以数据点的相对近邻关系构建判别方法，以互邻域度将点云数据划分为核心集与备选集，使用离群因子计算的方法进一步处理噪声数据。　　其次，提出基于初始中心优化的马氏距离模糊C聚类理论对点云消噪。对于随机选取初始聚类中心的方式影响聚类分析效果的情况提出初始化聚类中心优化方法;针对传统模糊C均值聚类(FuzzyC-Means，FCM)仅对正圆形结构有明显聚类效果的特点，提出利用基于马氏距离的模糊C均值聚类算法，使FCM方法可以应用于点云结构不规则的情况中;在此基础上根据所求的数据点隶属度数，对点云数据进行不懂程度的位移，实现光顺、去噪的效果。　　最后，在实验室搭建点云数据测量实验系统，应用本文提出的三维点云数据消噪算法对实验室测量得到的点云数据实现消噪。通过处理树木点云和实验室模拟的含有粉尘的复杂环境下取得的点云数据，验证本文提出点云消噪算法的准确性。

关键词：三维激光扫描点云滤波半径滤波局部密度 FCM聚类

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多尺度点云滤波去噪方法

北京测绘 2022年第11期36卷 1486-1489页

作者：刘翔宇宋羽山东科技大学测绘与空间信息学院山东青岛266590 济南市勘察测绘研究院山东济南250013

通过三维激光扫描仪获取的点云数据具有大体量、高冗余且非结构化的特点。在使用传统滤波方法进行去噪时,不能兼顾滤波效果与保留细节特征,会造成精度丢失。本文针对以上问题,将噪声划分为远距离的大尺度噪声以及近距离的小尺度噪声,研... 详细信息

通过三维激光扫描仪获取的点云数据具有大体量、高冗余且非结构化的特点。在使用传统滤波方法进行去噪时,不能兼顾滤波效果与保留细节特征,会造成精度丢失。本文针对以上问题,将噪声划分为远距离的大尺度噪声以及近距离的小尺度噪声,研究基于统计分析结合图像引导滤波的多尺度点云滤波去噪方法。经过实验验证,本文算法可以在不丢失点云细节特征的前提下,实现点云数据的优化以及精简。

关键词：三维激光扫描点云去噪统计分析半径滤波双边滤波

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提取桥梁点云的组合滤波算法

激光与光电子学进展 2023年第2期60卷 189-195页

作者：谷帆张长伦郭志光王恒友何强安彤北京建筑大学北京未来城市设计高精尖创新中心北京100044 中国建筑土木建设有限公司北京100071

在土木桥梁施工场景中,点云数据包含大量植被、地面和桥梁建筑点云。现有滤波算法对桥梁建筑的提取完整度仍存在一些问题,因此提出一种基于组合滤波的桥梁点云提取算法。首先,该算法根据植被点云分布发散这一特征运用分散度法对植被进... 详细信息

在土木桥梁施工场景中,点云数据包含大量植被、地面和桥梁建筑点云。现有滤波算法对桥梁建筑的提取完整度仍存在一些问题,因此提出一种基于组合滤波的桥梁点云提取算法。首先,该算法根据植被点云分布发散这一特征运用分散度法对植被进行粗滤除;其次,基于半径滤波与充分利用颜色与高程特征思想进行半径滤波算法的改进,对剩余植被点云进行精细滤除;最后,利用法向滤波模型对地面点云进行滤除。实验结果表明,所提算法提取桥梁点云的完整率为99.3%,误差为0.73%,对比现有滤波算法,可更完整地提取桥梁点云,准确率更高。

关键词：成像系统桥梁建筑提取分散度半径滤波法向滤波

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基于噪声分类的双边滤波点云去噪算法

计算机应用 2015年第8期35卷 2305-2310页

作者：袁华庞建铿莫建文桂林电子科技大学信息与通信学院广西桂林541004

针对三维点云数据模型在去噪光顺中存在不同尺度噪声的问题,提出一种基于噪声分类的双边滤波点云去噪算法。该算法首先将噪声细分为大尺度和小尺度噪声,并使用统计滤波结合半径滤波对大尺度噪声进行去除;然后对三维点云数据进行曲率估计... 详细信息

针对三维点云数据模型在去噪光顺中存在不同尺度噪声的问题,提出一种基于噪声分类的双边滤波点云去噪算法。该算法首先将噪声细分为大尺度和小尺度噪声,并使用统计滤波结合半径滤波对大尺度噪声进行去除;然后对三维点云数据进行曲率估计,并对现有点云双边滤波进行改进,增强其鲁棒性和保特征性;最后使用改进的双边滤波对小尺度噪声进行光顺,实现三维点云数据模型的去噪、光顺。与单独使用双边滤波、Fleishman双边滤波相比,改进算法在三维点云数据模型光顺平均误差指标上分别降低了50.53%和21.67%。实验结果表明,该改进算法对噪声进行尺度的细分既提高了计算效率,又避免了过光顺和细节失真,较好地保持模型中的几何特征。

关键词：点云去噪双边滤波统计滤波半径滤波尖锐特征

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一种基于尺度变化的点云并行去噪方法

武汉大学学报（工学版） 2021年第3期54卷 277-282页

作者：焦亚男马杰钟斌斌河北工业大学电子信息工程学院天津300401

三维扫描设备获得的点云数据不可避免地存在噪声,为去除不同尺度的噪声、较好地恢复出点云数据并保持模型的几何特征,采用了一种基于噪声尺度变化的点云并行去噪方法。该方法对于大尺度噪声,采用半径滤波与改进的具有噪声基于密度的聚类... 详细信息

三维扫描设备获得的点云数据不可避免地存在噪声,为去除不同尺度的噪声、较好地恢复出点云数据并保持模型的几何特征,采用了一种基于噪声尺度变化的点云并行去噪方法。该方法对于大尺度噪声,采用半径滤波与改进的具有噪声基于密度的聚类(density-based spatial clustering of applications with noise,DBSCAN)算法去除;对于小尺度噪声,采用改进的双边滤波算法滤除,去噪后能使模型特征不被破坏。并且,采用八叉树并行化提高双边滤波的速度,对比传统双边滤波,去噪效果更好且去噪速度提高至120%。

关键词：点云去噪半径滤波 DBSCAN聚类双边滤波并行化