(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210430075.8 (22)申请日 2022.04.22 (71)申请人 浙江大学 地址 310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘 路866号 (72)发明人 黄腾超　钱璐静　梁璀　杨钰邦　 孙澍宇　黄建强　车双良　 (74)专利代理 机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 专利代理师 郑海峰 (51)Int.Cl. G06T 7/00(2017.01) G06T 7/12(2017.01) G06T 7/13(2017.01) G06T 7/521(2017.01)G06T 7/62(2017.01) G06T 5/00(2006.01) G06T 5/20(2006.01) G06T 17/00(2006.01) G06V 10/762(2022.01) G06K 9/62(2022.01) (54)发明名称 一种动态目标的非接 触测量方法 (57)摘要 本发明公开了一种动态目标的非接触测量 方法， 属于目标非接触测量与图像处理领域。 首 先对场景中的动态目标进行目标追踪， 采集目标 的三维点云数据； 对目标点云数据进行滤波处 理， 并通过欧式聚类进行点云分割； 用最小二乘 法对点云进行三维重建； 将动态目标的三维数据 投影到一个二维平面， 提取目标轮廓提取， 然后 计算目标轮廓内的长度和面积等实现非接触式 测量目的。 本发 明的方法能够在提高计算效率的 同时， 保证 较高的测量 准确率。 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 CN 114820505 A 2022.07.29 CN 114820505 A 1.一种动态目标的非接触测量方法， 其特 征在于， 步骤如下： 步骤1： 采集复杂物体动态目标的激光雷达三维点云数据， 去噪后， 通过欧式聚类算法 将目标点云从环境中分割出来； 步骤2： 通过降采样去除目标点云表面的冗余数据， 然后用最小二乘法对去冗余后的目 标点云进行平 滑处理， 得到三维重建后的目标点云； 步骤3： 将三维重建后的目标点云投影到二维平面， 提取投影轮廓， 再利用三角剖分法 求得投影面积， 实现对动态目标的非接触测量。 2.根据权利要求1所述的一种动态目标的非接触测量方法， 其特征在于， 所述的步骤1 中， 通过三种滤波方式对采集到的三 维点云数据进 行去噪， 包括直通滤波、 半径滤波和高斯 滤波； 首先采用直通滤波法实现第一级滤波， 通过设定点云在x,y,z方向上的范围定位动态 目标， 将目标和环境 点云初步分割开； 之后采用半径滤波法实现第 二级滤波， 计算给定的以某点为中心的圆内所包含的点的 数量， 若数量高于预设值， 则保留圆内所有点； 否则， 删除圆内所有点， 对点云的边缘离散点 进行过滤； 最后采用高斯滤波法实现第三级滤波， 利用标准差去噪， 对点云表面进行初步平 滑。 3.根据权利要求1所述的一种动态目标的非接触测量方法， 其特征在于， 所述的步骤1 中， 通过欧式聚类算法将目标点云从环境中分割出来， 具体为： 1.1)在去噪后的目标点云中选 定初始点P， 初始化空集 合Q； 1.2)近邻搜索与点P的距离小于阈值的若干个点， 将搜索到的点与P点 放入集合Q中； 1.3)判断集合Q 中的元素是否增加， 若是， 进入步骤1.4)； 否则， 聚类结束， 集合Q 中的点 即为从环境中分割出来的目标点云； 1.4)从集 合Q中任选P点以外的其 他点， 更新初始点P的值， 返回步骤1.2)。 4.根据权利要求1所述的一种动态目标的非接触测量方法， 其特征在于， 所述的步骤3 具体为： 3.1)将三维重建后的目标点云投影到二维平面， 得到动态目标的投影； 3.2)提取目标轮廓： 假设投影由n个点构成， 对所有点两两相连， 得到n(n ‑1)条线段； 过 每一个线段上 的两点画给定半径的圆， 若至少存在一个这样的圆且该圆内不包含其他点， 则该线段属于边界线， 保留该线段， 遍历所有的线段后得到目标轮廓； 3.3)采用三角剖分法计算目标轮廓内的面积， 得到复杂物体动态目标在该投影方向上 的形状， 实现非接触测量。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114820505 A 2一种动态目标的非接 触测量方 法 技术领域 [0001]本发明属于目标非接触测量与图像处理领域， 尤其涉及 一种动态目标的非接触测 量方法。 背景技术 [0002]在航空航天、 农业林业、 自动驾驶和建筑设计等领域， 通常需要测量复杂物体的投 影面积。 目前常用的测量方式分为接触式和非接触式。 接触式测量方法通常使用坐标机， 由 于测头半径的影响， 无法获取待测物体的细节之处， 测量完成之后还需要对测量数据进行 半径补偿。 坐标机有测量范围的限制， 无法对大型物体进行测量； 无法测量柔软易碎的物 体。 [0003]非接触式测量方法是借助于光学传播原理对物体表面数据进行获取， 避免测头与 待测物体直接接触， 因此可以对硬度不高的物体进行三维测量。 现有的非接触测量法获取 的点云数据会受到环境光、 视角限制、 目标间彼此邻接或无规律重叠摆放等因素的影响， 导 致出现噪声点云或者点云缺 失。 针对这一问题， 可通过滤除噪声点云和点云平滑处理， 重现 动态目标点云模型， 以保证目标测量的准确性。 发明内容 [0004]针对现有技术的不足， 本发明提出一种动态目标的非接触测量方法， 本发明方法 通过激光雷达对动态目标进行三维空间测量得到空间几何点， 建立点云数据模型， 进行目 标测量， 能够 在提高计算效率的同时保证 较高的识别与测量 准确率。 [0005]本发明采用的技 术方案如下： [0006]一种动态目标的非接触测量方法， 步骤如下： [0007]步骤1： 采集复杂物体动态目标的激光雷达三维点云数据， 去噪后， 通过欧式聚类 算法将目标点云从环境中分割出来。 [0008]步骤2： 通过降采样去除目标点云表面的冗余数据， 然后用最小二乘法对去冗余后 的目标点云进 行平滑处理， 得到三 维重建后的目标点云； 由于激光雷达视角限制， 可能出现 目标点云数据缺损不全的情况， 需要对复杂物体进行三维重建操作， 通过对周围数据点进 行高阶多 项式插值 来重建表面 缺失的部分， 以保证测量的准确性和精度。 [0009]步骤3： 将三维重建后的目标点云投影到二维平面， 提取投影轮廓， 再利用三角剖 分法求得投影面积， 实现对动态目标的非接触测量。 [0010]进一步地， 所述的步骤3具体为： [0011]3.1)将三维重建后的目标点云投影到二维平面， 得到动态目标的投影； [0012]3.2)提取目标轮廓： 假设投影由n个点构成， 对所有点两两相连， 得到n(n ‑1)条线 段； 过每一个线段上 的两点画给定半径的圆， 若至少存在一个这样的圆且该圆内不包含其 他点， 则该线段属于边界线， 保留该线段， 遍历所有的线段后得到目标轮廓； [0013]3.3)采用三角剖分法计算目标轮廓内的面积， 得到复杂物体动 态目标在该投影方说　明　书 1/3 页 3 CN 114820505 A 3