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点云数据处理

点云数据处理

作者: 壹米玖坤 | 来源:发表于2017-05-18 09:36 被阅读7087次

    三维计算视觉研究内容包括:

    (1)三维匹配:两帧或者多帧点云数据之间的匹配,因为激光扫描光束受物体遮挡的原因,不可能通过一次扫描完成对整个物体的三维点云的获取。因此需要从不同的位置和角度对物体进行扫描。三维匹配的目的就是把相邻扫描的点云数据拼接在一起。三维匹配重点关注匹配算法,常用的算法有最近点迭代算法 ICP和各种全局匹配算法。

    (2)多视图三维重建:计算机视觉中多视图一般利用图像信息,考虑多视几何的一些约束,相关研究目前很火,射影几何和多视图几何是视觉方法的基础。在摄影测量中类似的存在共线方程,光束平差法等研究。这里也将点云的多视匹配放在这里,比如人体的三维重建,点云的多视重建不仅强调逐帧的匹配,还需要考虑不同角度观测产生误差累积,因此也存在一个优化或者平差的过程在里面。通常是通过观测形成闭环进行整体平差实现,多视图重建强调整体优化。可以只使用图像,或者点云,也可以两者结合(深度图像)实现。重建的结果通常是Mesh网格。

    (3)3D SLAM:点云匹配(最近点迭代算法 ICP、正态分布变换方法 NDT)+位姿图优化(g2o、LUM、ELCH、Toro、SPA);实时3D SLAM算法 (LOAM);Kalman滤波方法。3D SLAM通常产生3D点云,或者Octree Map。基于视觉(单目、双目、鱼眼相机、深度相机)方法的SLAM,比如orbSLAM,lsdSLAM...

    (4)目标识别:无人驾驶汽车中基于激光数据检测场景中的行人、汽车、自行车、以及道路和道路附属设施(行道树、路灯、斑马线等)。

    (5)形状检测与分类:点云技术在逆向工程中有很普遍的应用。构建大量的几何模型之后,如何有效的管理,检索是一个很困难的问题。需要对点云(Mesh)模型进行特征描述,分类。根据模型的特征信息进行模型的检索。同时包括如何从场景中检索某类特定的物体,这类方法关注的重点是模型。

    (6)语义分类:获取场景点云之后,如何有效的利用点云信息,如何理解点云场景的内容,进行点云的分类很有必要,需要为每个点云进行Labeling。可以分为基于点的方法,基于分割的分类方法。从方法上可以分为基于监督分类的技术或者非监督分类技术,深度学习也是一个很有希望应用的技术。

    (7)立体视觉与立体匹配 ZNCC

    (8)SFM(运动恢复结构)

    1、点云滤波方法(数据预处理):

    双边滤波、高斯滤波、条件滤波、直通滤波、随机采样一致性滤波。

    VoxelGrid

    2、关键点

    ISS3D、Harris3D、NARF

    SIFT3D、

    3、特征和特征描述

    法线和曲率计算NormalEstimation、特征值分析Eigen-Analysis、EGI

    PFH、FPFH、3D Shape Context、Spin Image

    4、点云匹配

    ICP、稳健ICP、point to plane ICP、Point to line ICP、MBICP、GICP

    NDT 3D、Multil-Layer NDT

    FPCS、KFPCS、SAC-IA

    Line Segment Matching、ICL

    5、点云分割与分类

    分割:区域生长、Ransac线面提取、NDT-RANSAC、

    K-Means、Normalize Cut(Context based)

    3D Hough Transform(线、面提取)、连通分析、

    分类:基于点的分类,基于分割的分类;监督分类与非监督分类

    6、SLAM图优化

    g2o、LUM、ELCH、Toro、SPA

    SLAM方法:ICP、MBICP、IDC、likehood Field、Cross Correlation、NDT

    7、目标识别、检索

    Hausdorff距离计算(人脸识别)

    8、变化检测

    基于八叉树的变化检测

    9. 三维重建

    泊松重建、Delaunay triangulations

    表面重建,人体重建,建筑物重建,树木重建。

    实时重建:重建植被或者农作物的4D(3D+时间)生长态势;人体姿势识别;表情识别;

    10.点云数据管理

    点云压缩,点云索引(KD、Octree),点云LOD(金字塔),海量点云的渲染

    点云驱动的计算机图形学主要研究应用

    http://vcc.szu.edu.cn/research/2015/Points/

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