1.一种基于滑动补全的阵列点云实时离群噪声移除方法,其特征在于,包括如下步骤:对于初始输入的多帧阵列点云,采用分层离群噪声移除方法进行预处理,生成不完全点云并存入滑动窗口中;设初始输入的多帧点云为 ,滑动窗口的容量为 ;对于输入的每帧点云 ,利用分层离群噪声移除方法进行 预处理,生成不完全点云 ,并存入滑动窗口中;当生成的不完全点云数量等于滑动窗口的容量时,初始滑动窗口建立完成;
滑动窗口建立完成后,对于后续输入的每帧点云,基于分层离群噪声移除方法获取当前帧不完全点云,所移除的点被视为当前帧的特征点,将滑动窗口内点云的并集作为待填充点云,设计基于阵列离散概率模型的补全策略对特征点进行筛选;
将筛选后的特征点填充至当前帧不完全点云,即为当前帧去噪后点云,完成一帧点云的去噪,具体包括:设筛选后的特征点集为 ,则当前帧去噪后点云为 ;
当前帧点云去噪完成后,其对应的不完全点云被添加至滑动窗口队尾,同时移除滑动窗口队首的点云,实现滑动窗口的动态更新,具体包括:设当前帧不完全点云为 ,则滑动窗口为 ;
将去噪后的点云 添加至滑动窗口队尾,得 ;移除滑动窗口队
首的点云,得 ,用于对下一帧点云进行去噪,实现滑动窗口的动态更新。
2.根据权利要求1所述的基于滑动补全的阵列点云实时离群噪声移除方法,其特征在于,所述对于初始输入的多帧阵列点云,采用分层离群噪声移除方法进行预处理,具体包括:对输入点云建立包围盒,包围盒的边界为点云三维坐标的上下界,对包围盒中的点云进行分层处理,单层厚度的计算式如下:式中, 为输入点云的总点数, 、 、 分别为所建立包围盒投影在 、 、平面的投影面积,其计算式如下:式中, 为输入点云X轴坐标的上界, 为输入点云X轴坐标的下界, 为输入点云Y轴坐标的上界, 为输入点云Y轴坐标的下界, 为输入点云Z轴坐标的上界, 为输入点云Z轴坐标的下界;
根据单层厚度将输入点云沿Z轴分层,总层数为:
对输入点云中每层的所有点,忽视其Z轴的影响,逐点建立包围框,若包围框内仅有该点自身,则该点被视为离群噪声剔除;所建立包围框的边长为:式中, 为包围框阈值;
在对输入点云逐层逐点进行离群噪声判断操作后,完成点云预处理操作。
3.根据权利要求2所述的基于滑动补全的阵列点云实时离群噪声移除方法,其特征在于,所述对于后续输入的每帧点云,基于分层离群噪声移除方法获取当前帧不完全点云,所移除的点被视为当前帧的特征点,将滑动窗口内点云的并集作为待填充点云,具体包括:设后续输入的多帧点云为 ,滑动窗口内点云的并集为 ;对当前帧点云 采用分层离群噪声移除方法进行预处理后生成的不完全点云为 ,特征点集 ;
对于特征点集 中的任意一点 ,获取其在 中的近邻点集 ;
近邻点 的相对平均光电子数被定义为:
式中,为激光器单脉冲能量,为激光波长,为普朗克常数,为光速,为反射率,为透镜损耗, 为大气传输损耗, 为激光发射损耗,为接收物镜面积, 为 与 的距离,为探测器填充因子,为探测器量子效率;
近邻点 对应的触发间隔为:
式中,为光速, 为单个时间间隔长度。
4.根据权利要求3所述的基于滑动补全的阵列点云实时离群噪声移除方法,其特征在于,所述设计基于阵列离散概率模型的补全策略对特征点进行筛选,具体包括:若激光回波光子在第 个时间间隔到达,该事件发生的概率为:
式中, 为平均噪声光电子数,其计算式如下:
式中, 为带通滤光后太阳辐照强度, 为太阳与目标间的大气传输损失,表示目标表面对入射阳光的漫反射角度,为探测器视场角;
在对点集 中所有点计算触发概率后,利用均值函数将触发概率转换为点 的噪声分数 :若点 的噪声分数小于设定的阈值 ,则该点被视为噪声点移除;
在对特征点集 中所有特征点完成噪声点检测和移除后,完成特征点筛选步骤。
5.一种基于滑动补全的阵列点云实时离群噪声移除系统,用于执行权利要求1至4任一项所述的基于滑动补全的阵列点云实时离群噪声移除方法,其特征在于,包括:第一模块;所述第一模块用于将初始输入的多帧阵列点云采用分层离群噪声移除方法进行预处理,生成不完全点云并存入滑动窗口中;当生成的不完全点云数量等于滑动窗口的容量时,初始滑动窗口建立完成;
第二模块;所述第二模块在滑动窗口建立完成后启动,将后续输入的每帧点云基于分层离群噪声移除方法获取当前帧不完全点云,所移除的点被视为当前帧的特征点,将滑动窗口内点云的并集作为待填充点云,设计基于阵列离散概率模型的补全策略对特征点进行筛选;
第三模块;所述第三模块用于将筛选后的特征点填充至当前帧不完全点云,即为当前帧去噪后点云,完成一帧点云的去噪;
第四模块;所述第四模块在当前帧点云去噪完成后启动,将对应的不完全点云被添加至滑动窗口队尾,同时移除滑动窗口队首的点云,实现滑动窗口的动态更新。
6.一种电子设备,其特征在于,所述设备包括:处理器以及存储有计算机程序指令的存储器;所述处理器执行所述计算机程序指令时实现如权利要求1至4中任一项所述的基于滑动补全的阵列点云实时离群噪声移除方法。
7.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述存储介质中存储有至少一个可执行指令,所述可执行指令在电子设备上运行时,使得电子设备执行如权利要求1至4中任一项所述的基于滑动补全的阵列点云实时离群噪声移除方法。