噪声点判定方法、装置、电子设备及可读存储介质与流程

本公开涉及噪声点判定方法、装置、电子设备及可读存储介质。

背景技术：

1、在需要使用3d视觉引导工业机器人进行抓取的应用中，高质量的点云能够降低后续识别匹配定位的难度。

2、在实际应用当中，点云难免会存在噪声，因此，需要对点云进行滤波处理以提高点云的信噪比。

3、目前，点云滤波主要依据点云本身的特征来实现。例如，pcl库中提供了很多针对无序点云的滤波函数，这些滤波函数具有一般性，可适用于所有点云，在具体应用场景下可以通过调节无序点云滤波函数的相关参数来实现符合具体应用需求的点云滤波。

4、基于相移格雷码的三维重建中，将若干相移格雷码图案投影在被测物体上，拍摄经被测物体表面反射的相移格雷码图案后经解算获得主值相位图和条纹序号图，基于主值相位图和条纹序号图获得绝对相位图，最后基于绝对相位图以及提前标定好的相机参数确定被测物体上各点的深度，从而获得能够表征被测物体三维形貌特征的点云数据。

5、点云数据中存在噪声时，被测物体的三维重建精度会随之降低。因此，在基于相移格雷码的三维重建中，去除点云数据中的噪声至关重要。

技术实现思路

1、本公开提供了一种噪声点判定方法、装置、电子设备及可读存储介质。

2、根据本公开的一个方面，提供了一种噪声点判定方法，包括：

3、分别获取各个三维子空间的三维点云在各个子判定区域内的投影点数量，各个三维子空间与将整体相位图划分成的多个相位空间分别对应，并且基于所述整体相位图获取的被测物体表面的三维点云划分至各个三维子空间；

4、基于各个三维子空间的三维点云在噪声点判定平面区域所具有的多个子判断区域的各个子判定区域内的投影点数量构建子判定区域的至少一个连通区域，其中所述噪声点判定平面区域为与所述多个相位分区沿所述整体相位图的相位递增方向相垂直的平面区域；以及

5、将所述连通区域之外的子判定区域内的投影点所对应的三维点云判定为噪声点。

6、根据本公开至少一个实施方式的噪声点判定方法，还包括：

7、分别将各个三维子空间中的三维点云投影至所述噪声点判定平面区域，以获得各个三维子空间的点云在所述噪声点判定平面区域的二维投影，分别基于各个三维子空间的点云在所述噪声点判定平面区域的分布特征判定出噪声点。

8、根据本公开至少一个实施方式的噪声点判定方法，所述多个子判定区域覆盖整个所述噪声点判定平面区域。

9、根据本公开至少一个实施方式的噪声点判定方法，对所述噪声点判定平面区域的配置包括：

10、将各个子判定区域在第一方向上的尺寸配置为相同；

11、将各个子判定区域在与所述第一方向垂直的第二方向上的尺寸配置为与用于获取被测物体表面三维点云的相机的工作距离正相关。

12、根据本公开至少一个实施方式的噪声点判定方法，所述第一方向为三维点云的深度方向，所述第一方向、所述第二方向及所述相位递增方向互相垂直。

13、根据本公开至少一个实施方式的噪声点判定方法，各个三维子空间的点云在所述噪声点判定平面区域的分布特征包括各个子判定区域内的投影点数量特征。

14、根据本公开至少一个实施方式的噪声点判定方法，如果某个子判定区域内具有投影点，且该子判定区域存在至少一个相邻且具有投影点的子判定区域，则将该子判定区域置于连通区域。

15、根据本公开至少一个实施方式的噪声点判定方法，还包括：

16、将连通区域内投影点数量小于或小于等于阈值数量的子判定区域内的投影点所对应的点云二次判定为噪声点。

17、根据本公开至少一个实施方式的噪声点判定方法，其特征在于，被测物体的边界能够被划分到不同的子判定区域。

18、根据本公开的另一方面，提供了一种噪声点判定装置，包括：

19、获取模块，所述获取模块分别获取各个三维子空间的三维点云在各个子判定区域内的投影点数量，各个三维子空间与将整体相位图划分成的多个相位空间分别对应，并且基于所述整体相位图获取的被测物体表面的三维点云划分至各个三维子空间；

20、构建模块，所述构建模块基于各个三维子空间的三维点云在噪声点判定平面区域的各个子判定区域内的投影点数量构建子判定区域的至少一个连通区域，其中所述噪声点判定平面区域为与所述多个相位分区沿所述整体相位图的相位递增方向相垂直的平面区域；以及

21、判定模块，所述判定模块将所述连通区域之外的子判定区域内的投影点所对应的三维点云判定为噪声点。

22、根据本公开的又一方面，提供了一种电子设备，包括：

23、存储器，所述存储器存储执行指令；以及

24、处理器，所述处理器执行所述存储器存储的执行指令，使得所述处理器执行如上任一项所述的噪声点判定方法。

25、根据本公开的再一方面，提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质中存储有执行指令，所述执行指令被处理器执行时用于实现如上任一项所述的噪声点判定方法。

26、根据本公开的一个方面，提供一种三维点云滤波方法，包括：

27、将基于投影至被测物体表面的投影图获得的整体相位图划分为连续的多个相位分区以将基于所述整体相位图获取的被测物体表面的三维点云划分至与各个所述相位分区对应的各个三维子空间；

28、分别地将各个三维子空间中的三维点云投影至噪声点判定平面区域，以获得各个三维子空间的点云在所述噪声点判定平面区域的二维投影；

29、分别地基于各个三维子空间的点云在所述噪声点判定平面区域的分布特征判定出噪声点以将噪声点去除。

30、根据本公开的至少一个实施方式的三维点云滤波方法，所述多个相位分区沿所述整体相位图的相位递增方向排布，所述噪声点判定平面区域为垂直于所述相位递增方向的平面区域。

31、根据本公开的至少一个实施方式的三维点云滤波方法，对所述整体相位图进行等间隔划分以获得各个所述相位分区。

32、根据本公开的至少一个实施方式的三维点云滤波方法，基于所述整体相位图的相位周期特征对所述整体相位图进行等间隔划分。

33、根据本公开的至少一个实施方式的三维点云滤波方法，各个所述相位分区具有相同的区间长度。

34、根据本公开的至少一个实施方式的三维点云滤波方法，分别地将各个三维子空间中的三维点云投影至噪声点判定平面区域，以获得各个三维子空间的点云在所述噪声点判定平面区域的二维投影，包括：

35、所述噪声点判定平面区域被配置为具有多个子判定区域的噪声点判定平面区域，所述多个子判定区域覆盖整个所述噪声点判定平面区域。

36、根据本公开的至少一个实施方式的三维点云滤波方法，对所述噪声点判定平面区域的配置包括：

37、将各个子判定区域在第一方向上的尺寸配置为相同；

38、将各个子判定区域在与所述第一方向垂直的第二方向上的尺寸配置为与用于获取被测物体表面三维点云的相机的工作距离正相关。

39、根据本公开的至少一个实施方式的三维点云滤波方法，所述第一方向为三维点云的深度方向，所述第一方向、所述第二方向及所述相位递增方向互相垂直。

40、根据本公开的至少一个实施方式的三维点云滤波方法，各个三维子空间的点云在所述噪声点判定平面区域的分布特征包括各个子判定区域内的投影点数量特征。

41、根据本公开的至少一个实施方式的三维点云滤波方法，基于各个三维子空间的点云在所述噪声点判定平面区域的分布特征判定出噪声点，包括：

42、针对每个三维子空间，分别地获取所述三维子空间的点云在对应的各个子判定区域内的投影点数量；

43、基于所述三维子空间的点云在所述噪声点判定平面区域的各个子判定区域内的投影点数量构建子判定区域的至少一个连通区域；

44、将连通区域之外的子判定区域内的投影点所对应的点云判定为噪声点。

45、根据本公开的至少一个实施方式的三维点云滤波方法，基于各个三维子空间的点云在所述噪声点判定平面区域的各个子判定区域内的投影点数量构建子判定区域的至少一个连通区域，包括：

46、如果某个子判定区域内具有投影点，且该子判定区域存在至少一个相邻且具有投影点的子判定区域，则将该子判定区域置于连通区域。

47、根据本公开的至少一个实施方式的三维点云滤波方法，还包括：

48、将连通区域内投影点数量小于或小于等于阈值数量的子判定区域内的投影点所对应的点云二次判定为噪声点。

49、根据本公开的至少一个实施方式的三维点云滤波方法，投影至被测物体表面的投影图包括格雷码图以及相移编码图，所述整体相位图基于以下步骤获得：

50、对所述格雷码图进行解码以获得条纹序号图，对所述相移编码图进行解码以获得主值相位图；

51、基于所述主值相位图及所述条纹序号图获得所述整体相位图。

52、根据本公开的至少一个实施方式的三维点云滤波方法，所述相位分区的数量基于投影至被测物体表面的格雷码图的条纹数量确定，以使得相位分区的区间长度适应于每个条纹对应的相移周期。

53、根据本公开的另一个方面，提供了基于三维点云的三维重建方法，包括：

54、基于投影至被测物体表面的投影图获得被测物体表面的整体相位图；

55、基于所述整体相位图获取表征所述被测物体表面形貌特征的三维点云；

56、对所述三维点云执行滤波处理以将所述三维点云中的噪声点去除；

57、基于去除噪声点之后的所述三维点云进行被测物体表面形貌特征的三维重建；

58、其中，对所述三维点云执行滤波处理以将所述三维点云中的噪声点去除基于本公开任一个实施方式的三维点云滤波方法实现。

59、根据本公开的又一个方面，提供了三维点云滤波装置，包括：

60、划分模块，所述划分模块将基于投影至被测物体表面的投影图获得的整体相位图划分为连续的多个相位分区以将基于所述整体相位图获取的被测物体表面的三维点云划分至与各个所述相位分区对应的各个三维子空间；

61、点云投影模块，所述点云投影模块分别地将各个三维子空间中的三维点云投影至噪声点判定平面区域，以获得各个三维子空间的点云在所述噪声点判定平面区域的二维投影；

62、噪声点判定模块，所述噪声点判定模块分别地基于各个三维子空间的点云在所述噪声点判定平面区域的分布特征判定出噪声点以将噪声点去除。

63、根据本公开的又一个方面，提供了基于三维点云的三维重建装置，其特征在于，包括：

64、整体相位图获取模块，所述整体相位图获取模块基于投影至被测物体表面的投影图获得被测物体表面的整体相位图；

65、三维点云获取模块，所述三维点云获取模块基于所述整体相位图获取表征所述被测物体表面形貌特征的三维点云；

66、三维点云滤波模块，所述三维点云滤波模块对所述三维点云执行滤波处理以将所述三维点云中的噪声点去除；

67、三维重建模块，所述三维重建模块基于去除噪声点之后的所述三维点云进行被测物体表面形貌特征的三维重建；

68、其中，所述三维点云滤波模块为本公开的三维点云滤波装置。

69、根据本公开的又一个方面，提供了电子设备，包括：

70、存储器，所述存储器存储执行指令；

71、处理器，所述处理器执行所述存储器存储的执行指令，使得所述处理器执行本公开任一个实施方式的三维点云滤波方法和/或执行本公开的任一个实施方式的三维重建方法。

72、根据本公开的再一个方面，提供了可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质中存储有执行指令，所述执行指令被处理器执行时用于实现本公开任一个实施方式的三维点云滤波方法和/或实现本公开任一个实施方式的三维重建方法。

73、本公开实施例基于像素点的相位值对整体三维点云数据进行分区处理，并通过将分区处理后的点云投影到二维平面来进行基于相位分区的噪声滤除，实现了三维重建中点云的有效滤波，能够有效减少点云噪声，提高点云的信噪比。