【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于测绘，尤其是涉及一种基于点云强度信息的平面标靶中心提取方法。
技术介绍
1、随着测绘技术的发展，新型测绘在越来越多的领域取得了显著的成果，其中激光点云作为新型测绘的数据类型之一获得了广泛的应用。点云配准是点云数据处理过程中不可或缺的一部分，利用标靶中心点进行配准是经典的手段之一，常用的标靶类型有三角标靶、棋盘标靶、球形标靶，但由于球形标靶体积较小，在机载点云数据中可分辨率较低，因此大都采用平面标靶。现有的获取标靶中心点的方法大多是靠人工识别，效率低下。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术旨在克服现有技术中上述问题的不足之处，提出一种基于点云强度信息的平面标靶中心提取方法，有效的提高了标靶中心的获取速度。
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、本专利技术第一方面提供了一种基于点云强度信息的平面标靶中心提取方法，包括如下步骤：
4、步骤1：从原始坐标系中获取带有标靶的点云数据，对点云数据进行平移与旋转变换，得到局部坐标系下的点云数据；
5、步骤2：对得到的局部坐标系下的点云数据进行平面拟合，获取准确的标靶平面点云；
6、步骤3：对点云数据构建kd树，建立空间索引；
7、步骤4：对构建好空间索引的点云数据进行半径邻域搜索，获取当前点的邻域点，根据邻域点计算当前点的强度变化率，根据当前点的点云强度变化率与阈值t的比较，将大于阈值的t的点作为候选点保留；
8、步骤5：对
9、步骤6：对局部坐标系下的标靶中心点进行平移与旋转的逆变换，将局部坐标系下的标靶中心点变换至原始坐标系下，得到原始标靶中心点。
10、进一步的，所述步骤1中，对点云数据进行平移包括：
11、设获取的标靶点云数据为点集p；则点云平移矩阵为：
12、；
13、；
14、式中，；是点集p中所有点的中心点，t为平移矩阵，用于将点云平移至局部坐标系下，
15、；
16、；
17、式中，、分别为变换前后的点云数据，（x,y,z）为原始坐标系。
18、进一步的，所述步骤1中，对点云数据进行旋转变换包括：采用主成分分析法计算标靶平面法向量，将点云数据旋转到xoy平面上，其中，最小特征值对应的特征向量认为是平面的法向量；计算特征值与特征向量的公式为：
19、；
20、；
21、式中，，q为对点云数据进行平移之后的点集；是点集q中所有点的中心点，cov为点云协方差矩阵，通过上述矩阵计算出特征值与特征向量，使用最小特征值对应的特征向量作为平面的法向量 ，xoy平面的法向量为，通过向量叉乘计算旋转轴，向量点乘计算旋转角度angle，则有
22、；
23、；
24、通过罗德里格斯旋转公式，利用旋转轴与旋转角度计算旋转矩阵，将点云旋转至xoy平面上。
25、进一步的，所述步骤2中，采用随机样本一致性算法进行平面拟合，并将满足平面拟合阈值下的点云数据投影至拟合平面。
26、进一步的，所述步骤4中，点云强度变化率计算公式：
27、，
28、其中是当前点的点云强度值，是第i个邻域点的强度值，，为当前点与邻域点之间的距离。
29、进一步的，所述步骤5中，对候选点进行强度聚类过滤，再进行两次ransac直线拟合，获取两个直线方程l1、l2，第一次拟合的结果的候选点数据，不再参与第二次直线拟合，通过计算l1和l2的方程，计算两个直线的交点，作为局部坐标系下的标靶中心点。
30、本专利技术第二方面提供了一种基于点云强度信息的平面标靶中心提取装置，包括：
31、数据转换模块，用于从原始坐标系中获取带有标靶的点云数据，对点云数据进行平移与旋转变换，得到局部坐标系下的点云数据；
32、平面拟合模块，用于对得到的局部坐标系下的点云数据进行平面拟合，获取准确的标靶平面点云；
33、数据构建模块，用于对点云数据构建kd树，建立空间索引；
34、数据计算模块，用于对构建好空间索引的点云数据进行半径邻域搜索，获取当前点的邻域点，根据邻域点计算当前点的强度变化率，根据当前点的点云强度变化率与阈值t的比较，将大于阈值的t的点作为候选点保留；
35、数据拟合模块，用于对候选点过滤并进行两次直线拟合获取交点，此时的交点是局部坐标系下的标靶中心点；
36、结果获取模块，用于对局部坐标系下的标靶中心点进行平移与旋转的逆变换，将局部坐标系下的标靶中心点变换至原始坐标系下，得到原始标靶中心点。
37、本专利技术第三方面提供了一种电子设备，包括处理器以及与处理器通信连接，且用于存储所述处理器可执行指令的存储器，所述处理器用于执行上述基于点云强度信息的平面标靶中心提取方法。
38、本专利技术第四方面提供了一种计算机可读取存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的基于点云强度信息的平面标靶中心提取方法。
39、相对于现有技术，本专利技术所述的一种基于点云强度信息的平面标靶中心提取方法具有以下优势：
40、本专利技术利用点云的强度变化实现点云平面标靶的提取，不受扫描角度、扫描距离的影响，能够有效的提高标靶中心的获取速度。
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1.一种基于点云强度信息的平面标靶中心提取方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于点云强度信息的平面标靶中心提取方法，其特征在于：所述步骤1中，对点云数据进行平移包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于点云强度信息的平面标靶中心提取方法，其特征在于：所述步骤1中，对点云数据进行旋转变换包括：采用主成分分析法计算标靶平面法向量，将点云数据旋转到XOY平面上，其中，最小特征值对应的特征向量认为是平面的法向量；计算特征值与特征向量的公式为：
4.根据权利要求1所述的一种基于点云强度信息的平面标靶中心提取方法，其特征在于：所述步骤2中，采用随机样本一致性算法进行平面拟合，并将满足平面拟合阈值下的点云数据投影至拟合平面。
5.根据权利要求1所述的一种基于点云强度信息的平面标靶中心提取方法，其特征在于：所述步骤4中，点云强度变化率计算公式：，
6.根据权利要求1所述的一种基于点云强度信息的平面标靶中心提取方法，其特征在于：所述步骤5中，对候选点进行强度聚类过滤，再进行两次Ransac直线拟合，获取两个直线方
7.一种基于点云强度信息的平面标靶中心提取装置，其特征在于：包括：
8.一种电子设备，包括处理器以及与处理器通信连接，且用于存储所述处理器可执行指令的存储器，其特征在于：所述处理器用于执行上述权利要求1-6任一所述的基于点云强度信息的平面标靶中心提取方法。
9.一种计算机可读取存储介质，存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6任一项所述的基于点云强度信息的平面标靶中心提取方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于点云强度信息的平面标靶中心提取方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于点云强度信息的平面标靶中心提取方法，其特征在于：所述步骤1中，对点云数据进行平移包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于点云强度信息的平面标靶中心提取方法，其特征在于：所述步骤1中，对点云数据进行旋转变换包括：采用主成分分析法计算标靶平面法向量，将点云数据旋转到xoy平面上，其中，最小特征值对应的特征向量认为是平面的法向量；计算特征值与特征向量的公式为：
4.根据权利要求1所述的一种基于点云强度信息的平面标靶中心提取方法，其特征在于：所述步骤2中，采用随机样本一致性算法进行平面拟合，并将满足平面拟合阈值下的点云数据投影至拟合平面。
5.根据权利要求1所述的一种基于点云强度信息的平面标靶中心提取方法，其特征在于：所述步骤4中，点云强度...
【专利技术属性】
技术研发人员：张常浩，李剑明，王邦松，潘勇，周宁，曹中奇，李国通，姚娜，王桦，许红召，王党伟，明乐友，
申请(专利权)人：天津飞马机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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