基于引导信息的点云去噪算法研究

来源 :南京理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wanchh520
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来,随着三维激光扫描仪以及低成本传感器的普及,使得三维点云数据可以更加快速且容易地获得。三维点云数据具有简单、灵活和强大的表示能力,现如今三维点云模型的应用越来越广泛,例如机器人、增强现实、自动驾驶、智能制造、计算机艺术等。然而,由于扫描设备自身精度不够等原因,通过扫描得到的点云数据不可避免地包含大量的噪声点,因此点云去噪成为下游应用的基础和挑战。为此,本文以散乱点云为研究对象,从局部与非局部信息两个角度各提出一种点云去噪算法。论文的主要工作和创新点如下:(一)基于局部信息的曲率加权引导点云去噪算法现有的去噪算法在构建局部邻域时对模型中所有的点都使用同一种策略,使得特征点处的邻域一般由多个平滑区域构成,这也是造成去噪后特征处被平滑的原因之一。为了使得点云模型在去噪的同时能够保留模型的特征,本文提出一种基于局部信息的曲率加权引导点云去噪算法,该算法的创新点主要包括:(1)设计了一种特征点的邻域重构策略。该策略使得特征点处邻域属于唯一的平滑区域。实验结果表明,该方法可以较为鲁棒的从噪声模型中提取出特征点,并有助于模型特征的保留。(2)提出了结合曲率信息的加权引导点云去噪算法。在引导滤波算法的基础上通过对模型平滑区域和特征区域的点赋予不同的权值,进一步达到保留模型特征细节的目的。实验结果表明,该方法不仅可以有效保留模型的特征还对于噪声强度有着一定的鲁棒性。(二)基于非局部信息引导的点云去噪算法现有的大多去噪算法都对于噪声分布等做出一系列假设,这并不足以应对真实世界的噪声模型。为此,本文提出了一种基于非局部信息引导的点云去噪算法。该算法的创新点主要包括:(1)设计了一种三维点云模型的非局部相似块提取方法。利用了点云模型的非局部自相似性,为模型先验的学习提供训练数据。(2)提出了理想模型表面块的高斯混合模型(Gaussian Mixture Model,GMM)聚类学习算法。实现了理想模型先验知识的学习,以引导噪声模型的表面块聚类。(3)提出了一种理想模型先验引导噪声模型混合正交字典学习的方法。这种混合正交字典既保留了通用模型的精细结构信息,又包含噪声模型特有的特征细节。实验结果表明,这种算法对于真实的噪声模型也具有较好的去噪效果。本文从局部信息和非局部信息两个角度各提出了一种基于引导信息的点云去噪算法。实验结果表明,本文算法在去噪同时能够较好地保留模型的特征,对于噪声尺度也具有一定的鲁棒性,具有重要的应用价值和理论价值。
其他文献
进入大数据时代,海量数据正以空前的速度产生。这些数据不仅样本数目众多,其特征规模也不容小觑。医疗领域也不例外,如包含数以万计的基因探针的微阵列数据;分辨率很高的X射线、核磁共振等医学影像数据等。上述高维数据不可避免的包含了冗余特征,对分类和聚类算法的学习性提出了许多挑战。因此,本文围绕“医疗大数据特征降维”这一主线开展研究,主要针对分类或者聚类任务,提出了以下三种特征选择和提取的创新方法:(1)一
广播式自动相关监视(ADS-B)技术是一种近年来兴起的航空器运行监视技术,国际范围内已广泛将其视为下一代航空监视的核心技术,欧美澳多国已经对ADS-B技术有较为成熟的系统,我国也正在积极推行ADS-B技术的应用。首先,本文阐述了课题的研究背景及对其进行研究的意义,介绍了ADS-B技术的发展史,以及目前国内外的研究现状。然后介绍了ADS-B使用的几种信号体制,其中应用最为广泛的是1090ES信号模式
现代雷达传感器的灵敏度受到标准量子极限的限制。随着隐身技术的广泛应用,雷达越来越难探测到目标。为了有效的侦查隐身目标,各国学者提出了量子雷达的概念,有望利用量子纠缠技术和量子信息处理技术来增强雷达探测能力、提高分辨率等等。而雷达目标特性作为雷达探测能力的重要参数,具有重要的研究意义。但对于量子雷达散射截面积的研究才刚刚起步,如何从回波光子状态中获取目标信息是实现目标探测与识别必须要解决的问题。所以
激光雷达凭借其角分辨率高、测距精度高等优点,在军事和民用领域有着广泛应用。与传统激光雷达不同,光子计数激光雷达以工作在盖革模式下的雪崩光电二极管(GmAPD)为核心光电检测器件,对远距离目标、弱回波信号的探测能力更强,是实现目标三维信息感知的重要手段。传统的点云数据处理方法在信噪比较低或目标反射率较低时,无法有效完成三维图像重建任务,为了弥补上述不足,本文深入研究了光子计数激光雷达的工作原理,以光
区块链作为一种新兴的分布式存储技术,能够实现数据的多方共享与维护,为数据共享提供安全、可信的环境。然而,随着近年来区块链研究的逐步深入,其自身的安全问题日益显露,区块链数据隐私保护逐渐成为热门的研究课题。联盟链Hyperledger Fabric(以下简称“Fabric”)作为最广泛应用的区块链平台之一,采用授权的方式限制节点访问数据,但在数据存储机密性和隐私性上缺乏合适的解决方案。本文针对Fab
雨是现实生活中非常普遍的天气,不仅影响人类的视觉,而且还会严重影响户外视觉系统的性能,包括视频监控,物体检测和自动驾驶等等。随着计算性能的提高以及深度学习理论的发展,图像去雨任务已经取得了许多突破性的进展。但是同样存在背景模糊、雨痕残留等问题。本文对现有的图像去雨方法的优缺点以及适用范围进行总结。针对现实场景下的图像去雨问题,本文重点研究了雨痕图像的特点,提出了基于分解的循环生成式对抗网络的图像去
非接触心率检测算法存在较为成熟的体系框架,通过摄像头采集目标面部信息,完成不接触待测者便能获取心率特征的任务工作,能够在较大程度上解决传染性病人、行动不便的患者、老人与婴幼儿的健康监测,同时也能作为情绪分类评估的指标,具有一定的研究价值。然而大多数的框架任务研究的内容偏向于微动、静止一类的情况,本文旨在建立剧烈运动状态场景下的心率监测的有效框架。(1)在原始ROI亮度信息采集的基础上,额外获取五官
随着移动互联网技术的快速发展和智能手机的大量普及,利用智能手机进行毒品交易、传播网络谣言,电信诈骗等犯罪行为日益猖獗。面向智能手机的数字取证可以有效地帮助司法部门收集犯罪证据。在所有的智能手机平台中,Android系统凭借其开源性和功能多样性等特点,占据了市场的主导地位,因此,针对Android智能手机的取证技术研究具有重大现实意义。由于Android生态环境的开放性,导致Android移动设备的
图像检索作为一项互联网信息处理的重要任务,面临着海量数据带来的挑战。传统的检索方法根据关键字检索,在处理海量图像数据时并不适用,为了解决这个问题,提出了基于内容的图像检索方法。在基于内容的图像检索技术中,图像内容的表达和相似性度量由计算机进行自动的处理,相比较采用文本进行图像检索所面临的缺陷,充分发挥了计算机长于计算的优势,由此大大提高了检索的效率。哈希检索方法是其中的代表性算法,它将图像以二进制
目标跟踪是计算机视觉领域的一个基础的、重要的且极具挑战性的研究方向。近年来,随着计算机硬件的高速发展以及性能优异的算法研究成果的出现,目标跟踪技术在商业、医学、军事等领域发挥着越来越重要的价值。然而由于目标被遮挡、目标发生形变、环境光照变化、背景中存在与目标相似的物体等干扰因素的存在,目前的算法在复杂场景下的跟踪表现并不理想。因此,本文针对复杂场景下的高鲁棒性目标跟踪问题,从基于相关滤波框架的跟踪