本发明涉及盘煤技术领域，尤其涉及一种盘煤仪点云数据过滤方法、系统及装置。
背景技术：
无人机盘煤是一种基于航空摄影测绘原理的新型的盘煤系统，其盘煤过程是通过无人机搭载一个测绘相机在煤场上方自动巡航并正摄(保持相机与水平线垂直向下90度)拍照，每个照片保证一定的重复度，然后使用专业的摄影测量软件生成点云，再进行后期处理重建煤场三维模型并计算煤场料堆体积。
无人机摄影测量软件的主要功能是生成高密度的点云，称为密云(密集点云)，获得密云后需要使用盘煤仪软件对密云数据处理才能生成三维模型并计算体积。为了提高无人机盘煤仪工作效率，无人机先对全煤场进行航拍，然后将所拍摄的具有一定重叠率的照片一并使用测绘行业通用摄影测量软件(如：photoscan、pix4d等)进行处理生成密云。
行业通用摄影测量软件生成的点云中所包含的坐标信息除了煤场以外还有斗轮机、斗轮机轨道平台、挡风墙、测量离散噪点等无效测点数据，而我们所需的仅仅是煤场储煤部分的有效点云数据。传统的无人机盘煤软件是利用摄影测量软件的点云删除功能，人工挑选并剔除无效点云，采用人工剔除无效点云的方法工作量大，效率十分低，并且测量结果收到人为因素的影响。另外，由于航拍设备以及煤场扬尘、煤场积水、光照等因素影响，摄影测量软件处理后的点云中存在一定数量的离散噪点，这些离散噪点会对测量结果造成一定的影响，并且这些噪声的取值没有超过煤场有效范围，用人工方式难以滤除。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种可快速、准确、自动删除点云中的无效测点，大幅提高无效点云删除的效率，从而提高盘煤精度的盘煤仪点云数据过滤方法、系统及装置。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种盘煤仪点云数据过滤方法，包括如下步骤：
s1.获取点云数据；
s2.判断点云中各测点的坐标是否落在预设的有效坐标范围内，是则判断该测点为有效测点，否则判断该测点为无效测点；
s3.过滤无效测点，得到由有效测点构成的点云。
进一步地，所述预设的有效坐标范围包括水平坐标范围和高程坐标范围；
所述水平范围包括至少一个由x轴坐标和y轴坐标共同限定的区域范围；
所述高程坐标范围为由z轴坐标所限定的范围。
进一步地，还包括对离散噪点进行过滤的步骤：以z轴坐标参数为选择标准选取所述点云中的离散噪点，计算所述离散噪点周围预设区域内所述测点的z轴坐标值的平均值，以所述平均值作为所述离散噪点的z轴坐标值。
进一步地，所述预设区域为以所述离散噪点为圆心，以预设的半径的圆形区域。
进一步地，所述预设的半径的取值范围为0.05m～0.15m。
一种盘煤仪点云数据过滤系统，包括点云获取模块和过滤模块；
所述点云获取模块用于获取点云数据；
所述过滤模块用于判断点云中各测点的坐标是否落在预设的有效坐标范围内，是则判断该测点为有效测点，否则判断该测点为无效测点；过滤无效测点，得到由有效测点构成的点云。
进一步地，所述预设的有效坐标范围包括水平坐标范围和高程坐标范围；
所述水平范围包括至少一个由x轴坐标和y轴坐标共同限定的区域范围；
所述高程坐标范围为由z轴坐标所限定的范围。
进一步地，所述过滤模块还用于对离散噪点进行过滤：以z轴坐标参数为选择标准选取所述点云中的离散噪点，计算所述离散噪点周围预设区域内所述测点的z轴坐标值的平均值，以所述平均值作为所述离散噪点的z轴坐标值。
进一步地，所述预设区域为以所述离散噪点为圆心，以预设的半径的圆形区域。
一种盘煤仪点云数据过滤装置，包括处理器和存储器，所述处理器用于执行所述存储器上存储的程序，所述存储器上存储有被执行时可实现如上任一项所述的过滤方法的程序。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明通过在水平面上设定一个或多个区域范围，判断测点的水平坐标(x轴坐标和y轴坐标)是否落入该水平的区域范围内，将不在此区域范围内的测点作为无效测点过滤；同时，还设置有高程坐标范围，判断测点的z轴坐标是否落入该高程坐标范围内，将不在此高程坐标范围内的测点作为无效测点过滤；从而可以可快速、准确、自动删除点云中的无效测点，可大幅提高无效点云删除的效率。
2、本发明还根据测点的z轴坐标值确定测点中的离散噪点，并以该离散噪点周围区域测点的z轴坐标的平均值作为离散噪点的z轴值，从而可以有效消除测点在z轴方向上的噪声，提高测点的准确度。
附图说明
图1为本发明具体实施例的流程示意图。
图2为本发明具体实施例点云的三维分布及水平坐标范围示意图。
图3为本发明具体实施例测点的高程示意及高程坐标范围示意图。
图4为本发明具体实施例离散噪点过滤示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
如图1所示，本实施例的盘煤仪点云数据过滤方法，步骤为：s1.获取点云数据；s2.判断点云中各测点的坐标是否落在预设的有效坐标范围内，是则判断该测点为有效测点，否则判断该测点为无效测点；s3.过滤无效测点，得到由有效测点构成的点云。
在本实施中，所述预设的有效坐标范围包括水平坐标范围和高程坐标范围；所述水平范围包括至少一个由x轴坐标和y轴坐标共同限定的区域范围；所述高程坐标范围为由z轴坐标所限定的范围。点云包含有大量的测点，每个测点都包含有[x、y、z]三个坐标参数。如图2所示的煤场点云的三维示意图。可以根据煤场实际储煤的情况确定水平面上储煤区域，如图中r1和r2所示的两个区域。每个区域都可以表示为由其顶点所确定一个范围，如区域r1的范围由a、b、c、d四个点确定。当然，该区域并不一定必须是如本实施例图2中所示的为长方形，可以是任意形状，任意多个顶点所限定的区域。在本实施例中，对于每一个测点，通过分析其[x、y]两个坐标参数，如果落在r1或r2区域内，就判断该测点为有效测点，否则判断该测点为无效测点。通过将无效测点过滤去除，从而得到全部为有效测点的点云，本实施例中即r1和r2区域内测点构成的点云。同样的道理，在z轴坐标方向上，也可以预先设定一个高程坐标范围，如图3中所示，设置z轴坐标方向的有效范围为z轴坐标参数属于[0、z1]，如果测点的z轴坐标的值属于[0、z1]范围，如图3中a点，则判断该测点为有效测点，如果不属于[0、z1]范围，如图3中b点，则判断该测点为无效测点。通过本发明的点云过滤方法，只需要预先确定水平坐标范围和高程坐标范围，即可以快速、准确、高效、自动对点云数据进行分析、过滤，自动化程度高。
在本实施例中，还包括对离散噪点进行过滤的步骤：以z轴坐标参数为选择标准选取所述点云中的离散噪点，计算所述离散噪点周围预设区域内所述测点的z轴坐标值的平均值，以所述平均值作为所述离散噪点的z轴坐标值。所述预设区域为以所述离散噪点为圆心，以预设的半径的圆形区域。所述预设的半径的取值范围为0.05m～0.15m。该步骤可以在步骤s2之前执行，也可以在完成无效测点过滤后执行，即在步骤s3之后执行。
在本实施例中，图4为三维点云在xoz截面上所体现的离散噪点的示意图，在此截面上看，测点分布在z轴坐标为z1的线上，但是其中有一个测点a，其z轴坐标为z2，通过计算测点a与其周期测点的z轴坐标值的变化情况，可以判断测点a为离散噪点，于是，选择以a为圆心，半径为预设的r的区域范围内测点的z轴坐标的平均值作为离散噪点a的z轴坐标值。如图4中所示，设离散噪点a周围测点的坐标值均为z1，那么，修正后离散噪点a的z轴坐标值也为z1。从而过滤了离散噪点a。通过对离散噪点进行处理，可以使得点云中各测点的数据值更加符合实际，通过点云进行模型得到的三维模型也更加精准，从而可以提高盘煤的准确性。
本实施例的盘煤仪点云数据过滤系统，包括点云获取模块和过滤模块；所述点云获取模块用于获取点云数据；所述过滤模块用于判断点云中各测点的坐标是否落在预设的有效坐标范围内，是则判断该测点为有效测点，否则判断该测点为无效测点；过滤无效测点，得到由有效测点构成的点云。
在本实施例中，所述预设的有效坐标范围包括水平坐标范围和高程坐标范围；所述水平范围包括至少一个由x轴坐标和y轴坐标共同限定的区域范围；所述高程坐标范围为由z轴坐标所限定的范围。
在本实施例中，所述过滤模块还用于对离散噪点进行过滤：以z轴坐标参数为选择标准选取所述点云中的离散噪点，计算所述离散噪点周围预设区域内所述测点的z轴坐标值的平均值，以所述平均值作为所述离散噪点的z轴坐标值。所述预设区域为以所述离散噪点为圆心，以预设的半径的圆形区域。
本实施例的盘煤仪点云数据过滤装置，包括处理器和存储器，所述处理器用于执行所述存储器上存储的程序，所述存储器上存储有被执行时可实现如上所述的过滤方法的程序。
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。