申请/专利权人：重庆大学

申请日：2020-11-25

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN112465832B

主分类号：G06F30/27

分类号：G06F30/27;G06T7/11

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2021.03.26#实质审查的生效;2021.03.09#公开

摘要：本发明公开了一种基于双目视觉的单面树木点云骨架线提取方法及系统。方法包括：S1，获取由双目立体相机从单个角度拍摄目标树木得到的左右视图图像；S2，基于左右视图图像获取深度图，根据相机成像原理将深度图转换为点云模型，点云模型记为单面树木点云；S3，通过下采样算法从单面树木点云中提取N个采样点；S4，将采样点集P划分为M个分割区域；S5，基于中值算法迭代收缩获得骨架点，将聚拢程度最高的预设半径作为本次迭代中候选骨架点的邻域半径更新值；S6，连接骨架点获得骨架线。对输入点云进行下采样，使点云均匀分布在模型表面，根据邻域内采样点聚拢在候选骨架点周围的程度来调节邻域半径大小，骨架线更准确。

主权项：1.一种基于双目视觉的单面树木点云骨架线提取方法，其特征在于，包括：S1，获取由双目立体相机从单个角度拍摄目标树木得到的左右视图图像；S2，基于所述左右视图图像获取深度图，根据相机成像原理将所述深度图转换为点云模型，所述点云模型记为单面树木点云；S3，通过下采样算法从所述单面树木点云中提取N个采样点构成采样点集P，N为正整数；S4，将采样点集P划分为M个分割区域，为每个采样点设置标记所述采样点所属分割区域的分割标签，所述M的大小由N确定，M为正整数，M小于N；S5，在M个分割区域中基于中值算法迭代收缩获得骨架点，在每次迭代中为每个候选骨架点的邻域预设多个半径，基于邻域预设半径获得对应的候选骨架点更新位置，获取不同预设半径下的邻域内采样点在所述邻域对应的候选骨架点更新位置周围的聚拢程度，将聚拢程度最高的预设半径作为本次迭代中候选骨架点的邻域半径更新值；S6，连接骨架点获得骨架线；所述S5包括：S51，参数设置步骤，具体包括：设采样点集P为I表示采样点集P的索引集合；设迭代次数为k，k的初始值为0；设分割区域集合S＝{sm}m∈M,sm表示第m个分割区域，分割标签集合C＝{ci}i∈I，ci表示第i个采样点的分割标签；设第j个候选骨架点的邻域半径hj的初始值为：dj为候选骨架点xj所在分割区域sj的对角线长度，Nj表示候选骨架点xj所在分割区域sj中采样点数量；设第一目标函数为：argmin∑i∈IΣj∈J||xj-pi||θ||xj-pi||,j+RX，其中，θr,j为第一权重函数，r代表函数θr,j的变量，pi第i个采样点的深度值，RX为正则项，第j个候选骨架点的局部排斥力调节参数分别表示以第j个骨架点为中心以hj为局部半径由采样点构成的局部点云进行主成分分析获得的第一主成分对应特征值、第二主成分对应特征值、第三主成分对应特征值，γj表示平衡常数；S52，从采样点集P中随机选择J个采样点作为候选骨架点集合X的初始值X0；S53，令k＝k+1，执行第k次迭代收缩过程：S531，对于每个分割区域中的每个候选骨架点，更新候选骨架点的邻域半径和位置，具体包括：步骤A，对于第j个候选骨架点，分别设置三个增量假设H0、H1和H2： 其中，表示第j个候选骨架点第k-1次迭代邻域半径；表示第j个候选骨架点第k次迭代邻域半径，所述K1、K2分别表示第一比例系数、第二比例系数，0＜K1＜K2＜1；步骤B，分别基于三个增量假设下的第k次迭代邻域半径利用骨架点位置更新公式获得第j个候选骨架点第k次迭代的位置骨架点更新公式为： 其中，第一迭代变量第二迭代变量μ表示候选骨架点集合X的局部排斥力参数；分别为σj、的第k-1次迭代值；表示第j个候选骨架点在第k-1次迭代中的位置；表示候选骨架点集合X中除了第j个候选骨架点外的第j'个候选骨架点第k-1次迭代中的位置；步骤C，分别计算三个增量假设下的判别函数数值，将第j个候选骨架点的邻域半径和位置的第k次迭代值分别更新为判别函数数值最大的增量假设下计算获得的和所述判别函数为：所述xj”表示第j个候选骨架点在增量假设下获得的候选骨架点位置Nj表示第j个候选骨架点所在分割区域sj中采样点的数量；ηxj”,sj表示分割区域sj中满足到点xj”的距离在区间[0,σxj”,sj]内的采样点的数量，σxj”,sj表示分割区域sj的采样点到点xj”的距离的方差；S532，根据第k-1次迭代获得的候选骨架点集合X计算第一目标函数值获得第一数值，根据第k次迭代获得的候选骨架点集合X计算第一目标函数值获得第二数值，若第二数值相比第一数值的减小量达到误差阈值，将第k次迭代获得的候选骨架点集合X作为骨架点集合并输出，进入S6；若第二数值相比第一数值的减小量未达到误差阈值，返回S53。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 重庆大学 一种基于双目视觉的单面树木点云骨架线提取方法及系统

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