一种三维激光扫描点云杂散点消除方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种三维激光扫描点云杂散点消除方法及系统，所述三维激光扫描点云杂散点消除方法包括以下步骤：基于预设监测空间，获取多个预设监测时刻的点云数据；将所述预设监测空间划分为预设数量的子空间；对于每个子空间，基于所述多个预设监测时刻的点云数据进行取交集操作，获得取交集操作结果；基于所有子空间的取交集操作结果，去除异常点，获得杂散点消除后的点云数据。本发明专利技术提供的方法利用卡尔曼滤波方法来消除三维激光扫描测量过程中的杂散点，能够得到更准确的测量点云数据，可用于水土流失情况在线监测。可用于水土流失情况在线监测。可用于水土流失情况在线监测。

【技术实现步骤摘要】
一种三维激光扫描点云杂散点消除方法及系统


[0001]本专利技术属于水土保持监测
，涉及水土流失情况在线监测领域，特别涉及一种三维激光扫描点云杂散点消除方法及系统。

技术介绍

[0002]现有传统的水土流失监测大多依赖人工检测，最主要的方法为测钎法，该方法是向地表有规律插入若干刻有刻度的细钎，并在细钎中做好标记，通过记录土层高度的变化，测量计算土壤侵蚀量；上述传统方法具有耗时长、成本高、人力资源浪费、监测周期长以及时效性差等缺陷，不能适应水土保持监测对信息化、自动化、智能化的需求，无法形成对水土保持情况的有效监管。
[0003]基于三维激光扫描装置的测钎装置是一种有效的解决方案，它借助于技术成熟的三维激光扫描装置，将设备附近的地面等信息都以点云的形式加以实现。然而，只是单纯使用三维激光扫描装置的数据，会出现杂散点较多的情况；上述这种情况的处理有多种人为设限的手段，但针对水土保持装置大多部署在野外且周围环境基本都属于水土流失、植被生长等慢变量的状况，现有技术手段并不能满足需求，亟需提出一种新的杂散点去除手段。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种三维激光扫描点云杂散点消除方法及系统，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本专利技术提供的方法中，利用卡尔曼滤波方法来消除三维激光扫描测量过程中的杂散点，能够得到更准确的测量点云数据，可用于水土流失情况在线监测。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]本专利技术提供的一种三维激光扫描点云杂散点消除方法，包括以下步骤：
[0007]基于预设监测空间，获取多个预设监测时刻的点云数据；
[0008]将所述预设监测空间划分为预设数量的子空间；
[0009]对于每个子空间，基于所述多个预设监测时刻的点云数据进行取交集操作，获得取交集操作结果；其中，取交集操作的步骤为，所述多个预设监测时刻的点云数据中，该子空间均有数据时，将最后一个预设监测时刻的数据赋值给该子空间；否则，该子空间的数据为空；
[0010]基于所有子空间的取交集操作结果，去除异常点，获得杂散点消除后的点云数据。
[0011]本专利技术的进一步改进在于，获取新增监测时刻的点云数据后，还包括以下步骤：
[0012]去除所述多个预设监测时刻的点云数据中离所述新增监测时刻最远的预设监测时刻的点云数，补入所述新增监测时刻的点云数据，获得更新后的多个预设监测时刻的点云数据；
[0013]基于所述更新后的多个预设监测时刻的点云数据，对每个子空间进行赋权重操作，获得赋权重后的子空间；其中，对于每个预设监测时刻的点云数据，在子空间有数据则
赋权重为1，在子空间没有数据则赋权重为0；
[0014]基于所有赋权重后的子空间，实现杂散点消除。
[0015]本专利技术的进一步改进在于，所述基于所有赋权重后的子空间，实现杂散点消除的步骤中，
[0016]对于每个子空间，将每个预设监测时刻的点云数据赋予的权重进行加和，加和后权重为0的子空间，数据保持不变；加和后权重小于预设阈值的子空间，数据剔除；加和后权重大于等于预设阈值的子空间，数据更新为所述新增监测时刻的点云数据中对应子空间的数据。
[0017]本专利技术的进一步改进在于，所述预设阈值为5。
[0018]本专利技术的进一步改进在于，所述多个预设监测时刻的点云数据基于三维激光扫描获取。
[0019]本专利技术提供的一种三维激光扫描点云杂散点消除系统，包括：
[0020]数据获取单元，用于基于预设监测空间，获取多个预设监测时刻的点云数据；
[0021]空间划分单元，用于将所述预设监测空间划分为预设数量的子空间；
[0022]边缘计算单元，用于对于每个子空间，基于所述多个预设监测时刻的点云数据进行取交集操作，获得取交集操作结果；其中，取交集操作的步骤为，所述多个预设监测时刻的点云数据中，该子空间均有数据时，将最后一个预设监测时刻的数据赋值给该子空间；否则，该子空间的数据为空；
[0023]异常点去除单元，用于基于所有子空间的取交集操作结果，去除异常点，获得杂散点消除后的点云数据。
[0024]本专利技术的进一步改进在于，还包括：
[0025]数据更新单元，用于在获取新增监测时刻的点云数据后，去除所述多个预设监测时刻的点云数据中离所述新增监测时刻最远的预设监测时刻的点云数，补入所述新增监测时刻的点云数据，获得更新后的多个预设监测时刻的点云数据；
[0026]赋权重操作单元，用于基于所述更新后的多个预设监测时刻的点云数据，对每个子空间进行赋权重操作，获得赋权重后的子空间；其中，对于每个预设监测时刻的点云数据，在子空间有数据则赋权重为1，在子空间没有数据则赋权重为0；
[0027]杂散点消除单元，用于基于所有赋权重后的子空间，实现杂散点消除。
[0028]本专利技术的进一步改进在于于，所述基于所有赋权重后的子空间，实现杂散点消除的步骤中，
[0029]对于每个子空间，将每个预设监测时刻的点云数据赋予的权重进行加和，加和后权重为0的子空间，数据保持不变；加和后权重小于预设阈值的子空间，数据剔除；加和后权重大于等于预设阈值的子空间，数据更新为所述新增监测时刻的点云数据中对应子空间的数据。
[0030]本专利技术的进一步改进在于，还包括：
[0031]支撑单元，用于作为所述三维激光扫描点云杂散点消除系统中的各部分的支撑。
[0032]本专利技术的进一步改进在于，还包括：
[0033]供电单元，用于为所述三维激光扫描点云杂散点消除系统中的各部分进行供电。
[0034]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0035]本专利技术提供的方法中，利用卡尔曼滤波方法来消除三维激光扫描测量过程中的杂散点，无需人工过多干预，可得到更加准确的测量点云数据。具体解释性的，鉴于杂散点的出现呈现一定的随机性，将最近几次的点云数据以及初始时设定的基准点云数据进行卡尔曼滤波处理后，可得到更加准确的测量点云数据。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]图1是本专利技术实施例提供的一种三维激光扫描点云杂散点消除方法的流程示意图；
[0038]图2是本专利技术实施例提供的一种三维激光扫描点云杂散点消除系统的示意图；
[0039]图3是本专利技术实施例的系统中的数据流向示意图；
[0040]图中，1、三维激光扫描设备；2、边缘计算单元；3、杆体；4、电源管理模块；5、基座。
具体实施方式
[0041]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维激光扫描点云杂散点消除方法，其特征在于，包括以下步骤：基于预设监测空间，获取多个预设监测时刻的点云数据；将所述预设监测空间划分为预设数量的子空间；对于每个子空间，基于所述多个预设监测时刻的点云数据进行取交集操作，获得取交集操作结果；其中，取交集操作的步骤为，所述多个预设监测时刻的点云数据中，该子空间均有数据时，将最后一个预设监测时刻的数据赋值给该子空间；否则，该子空间的数据为空；基于所有子空间的取交集操作结果，去除异常点，获得杂散点消除后的点云数据。2.根据权利要求1所述的一种三维激光扫描点云杂散点消除方法，其特征在于，获取新增监测时刻的点云数据后，还包括以下步骤：去除所述多个预设监测时刻的点云数据中离所述新增监测时刻最远的预设监测时刻的点云数，补入所述新增监测时刻的点云数据，获得更新后的多个预设监测时刻的点云数据；基于所述更新后的多个预设监测时刻的点云数据，对每个子空间进行赋权重操作，获得赋权重后的子空间；其中，对于每个预设监测时刻的点云数据，在子空间有数据则赋权重为1，在子空间没有数据则赋权重为0；基于所有赋权重后的子空间，实现杂散点消除。3.根据权利要求2所述的一种三维激光扫描点云杂散点消除方法，其特征在于，所述基于所有赋权重后的子空间，实现杂散点消除的步骤中，对于每个子空间，将每个预设监测时刻的点云数据赋予的权重进行加和，加和后权重为0的子空间，数据保持不变；加和后权重小于预设阈值的子空间，数据剔除；加和后权重大于等于预设阈值的子空间，数据更新为所述新增监测时刻的点云数据中对应子空间的数据。4.根据权利要求3所述的一种三维激光扫描点云杂散点消除方法，其特征在于，所述预设阈值为5。5.根据权利要求1所述的一种三维激光扫描点云杂散点消除方法，其特征在于，所述多个预设监测时刻的点云数据基于三维激光扫描获取。6.一种三维激光扫描点云杂散点消除系统，其特征在于，包括：数据获取单元，用于基于预设监测空间，获取多个预设监测时刻的...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷磊，吴健，董子晗，李睿，赵颖博，周海宏，王少军，张晋，江涛，师一卿，李旭，杨大渭，丁德，王良，白晓春，万昊，卢鹏，王辰曦，李明，黄海，樊创，康铎之，
申请(专利权)人：国网西安环保技术中心有限公司，
类型：发明
国别省市：