噪声点判定方法、装置、电子设备及可读存储介质与流程

1.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：

2.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。
3.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。
4.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。
5.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。
6.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。


技术实现要素：

7.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。
8.根据本公开的一个方面，提供了一种噪声点判定方法，包括：
9.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；
10.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
11.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。
12.根据本公开至少一个实施方式的噪声点判定方法，还包括：
13.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。
14.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。
15.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：
16.将各个子判定区域在第一方向上的尺寸配置为相同；
17.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。
18.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。
19.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。
20.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。
21.根据本公开至少一个实施方式的噪声点判定方法，还包括：
22.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。
23.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。
24.根据本公开的另一方面，提供了一种噪声点判定装置，包括：
25.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；
26.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
27.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。
28.根据本公开的又一方面，提供了一种电子设备，包括：
29.存储器，所述存储器存储执行指令；以及
30.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。
31.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。
32.根据本公开的一个方面，提供一种三维点云滤波方法，包括：
33.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；
34.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；
35.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。
36.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。
37.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。
38.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。
39.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。
40.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：
41.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。
42.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：
43.将各个子判定区域在第一方向上的尺寸配置为相同；
44.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。
45.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。
46.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。
47.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：
48.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；
49.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；
50.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。
51.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：
52.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。
53.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：
54.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。
55.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：
56.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；
57.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。
58.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。
59.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：
60.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；
61.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；
62.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；
63.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；
64.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。
65.根据本公开的又一个方面，提供了三维点云滤波装置，包括：
66.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；
67.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；
68.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。
69.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：
70.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；
71.三维点云获取模块，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；
72.三维点云滤波模块，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；
73.三维重建模块，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；
74.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。
75.根据本公开的又一个方面，提供了电子设备，包括：
76.存储器，所述存储器存储执行指令；
77.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。
78.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。
79.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。
附图说明
80.附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
81.图1是本公开的一个实施方式的三维点云滤波方法的流程示意图。
82.图2示出了本公开的一个实施方式的整体相位图的不同相位对应的三维点汇聚于投影中心的示意图。
83.图3是本公开的一个实施方式的子判定区域在z轴的尺寸配置示意图。
84.图4是本公开的一个实施方式的yz平面上配置子判定区域的示例图。
85.图5是本公开的一个优选实施方式的三维点云滤波方法中的噪声点判定方法流程示意图。
86.图6是本公开的另一个优选实施方式的三维点云滤波方法中的噪声点判定方法流程示意图。
87.图7示出了投影点在图4示出的各个子判定区域中的计数图。
88.图8是本公开的一个实施方式的基于三维点云的三维重建方法的流程示意图。
89.图9是本公开的一个实施方式的采用处理系统的硬件实现方式的三维点云滤波装置的结构示意框图。
90.图10是本公开的一个实施方式的采用处理系统的硬件实现方式的三维重建装置的结构示意框图。
91.附图标记说明
92.1000 三维点云滤波装置
93.1002 划分模块
94.1004 点云投影模块
95.1006 噪声点判定模块
96.2000 三维重建装置
97.2002 整体相位图获取模块
98.2004 三维点云获取模块
99.2006 三维点云滤波模块
100.2008 三维重建模块
101.1100/2100 总线
102.1200/2200 处理器
103.1300/2300 存储器
104.1400/2400 其他电路。
具体实施方式
105.下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。
106.需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。
107.除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本公开的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本公开的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。
108.在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此，除非说明，否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外，在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的部件。
109.当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时，该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件，或者可以存在中间部件。然而，当部件被称作“直接在”另一部件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时，不存在中间部件。为此，术语“连接”可以指物理连接、电气连接等，并且具有或不具有中间部件。
110.本文使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不意图是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个(种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如这里使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，如此，它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。
111.下文结合图1至图10对本公开的三维点云滤波方法、三维重建方法、装置等进行详细说明。
112.参考图1，在本公开的一些实施方式中，本公开的三维点云滤波方法s100，包括：
113.s102、将基于投影至被测物体表面的投影图获得的被测物体表面的整体相位图划分为连续的多个相位分区以将基于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相位分区对应的各个三维子空间；
114.s104、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噪声点判定平面区域的二维投影；
115.s106、分别地基于各个三维子空间的点云在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。
116.本公开的三维点云滤波方法s100，通过将整体相位图划分为连续的多个相位分区，并基于相位分区将三维点云划分至各个相位分区对应的各个三维子空间，再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，从而基于各个三维子空间的点云在噪声点判定平面区域的分布特征(点云中的正确点和噪声点的必然分布特征)来实现噪声点的判定，进而实现了对三维点云的滤波。
117.基于本公开的三维点云滤波方法，在基于相移格雷码的三维重建中，可以由投影装置将若干相移格雷码图案投影在当前场景的被测物体表面上，使用3d相机拍摄经当前场景中被测物体表面反射的相移格雷码图案后，对经当前场景中被测物体表面反射的相移格雷码图案进行解算来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即上文描述的整体相位图，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表面上各点的深度数据，从而获得表征当前场景中被测物体三维形貌特征的点云数据。
118.图2示出了本公开的一个实施方式的整体相位图的不同相位对应的三维点汇聚于投影中心的示意图。
119.参考图2，不同相位(相位1、相位2、相位3)对应的像素点对应的投射光线汇聚于投影中心。整体相位图中各个像素点，例如基于相移格雷码的三维重建产生的三维点云中的点，对应的投影光线都会汇聚于投影中心，某个相位分区所有像素点对应的投影光线在空间将形成一个指向投影中心的三维子空间(薄切片)，同一个相位值对应的所有像素点将对应该薄切片中的同一个平面，在不存在噪声的情况下，相位值相同或者属于同一相位分区的所有像素点在相位递增方向的垂直平面上的投影点应当集中分布在某个区域，若属于同一相位分区的所有像素点在相位递增方向的垂直平面上的投影点存在离散点，则这些离散点对应的点云中的点为噪声点。
120.在本公开的一些实施方式中，本公开上文描述的多个相位分区沿整体相位图的相位递增方向排布，噪声点判定平面区域为垂直于相位递增方向的平面区域。
121.在本公开的一些实施方式中，对整体相位图进行等间隔划分以获得各个相位分区。
122.在本公开的一些实施方式中，本公开上文描述的各个相位分区具有相同的区间长度。
123.在本公开的一些实施方式中，投影至被测物体表面的投影图包括相移编码图和格雷码图，整体相位图基于以下步骤获得：
124.对相移编码图进行解码以获得主值相位图，对格雷码图进行解码以获得条纹序号图；
125.基于主值相位图及条纹序号图获得所述整体相位图。
126.本公开上文描述的相位分区的数量可以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。
127.在本公开的一些实施方式中，基于整体相位图的相位周期特征对整体相位图进行等间隔划分以获得各个相位分区。
128.在基于相移格雷码的三维重建中，投影装置向当前场景的被测物体投射的相移格雷码图案包含多条条纹，单个条纹对应一个相移周期，可以根据相移格雷码图案中的条纹数量、单个条纹的相移周期设置一定数量的相位分区并配置各个相位分区的区间长度参数。
129.示例性地，相移格雷码图案总共有100条条纹，单个条纹对应的相移周期为2pi，相位分区可以设置200个，每个相位分区的区间长度可以设置为pi，这些相位分区的区间长度参数可以配置为[0，pi)，[pi，2pi)，[2pi，3pi)...[199pi，200pi]。再次参见图2，每个相位分区中的像素点对应的投影光线在空间中将形成一个三维子空间(薄切片)。
[0130]
本领域技术人员在本公开技术方案的启示下，对相位分区的划分方法、相位分区的区间长度等进行调整，均落入本公开的保护范围。
[0131]
在本公开的一些实施方式中，根据整体相位图中各像素点所属的相位分区沿相位递增方向分割当前场景的被测物体表面的三维点云，以得到对应各相位分区的点云片。
[0132]
其中，点云片与相位分区一一对应，每个点云片中的点云数据可以根据该点云片对应的相位分区中所有像素点的坐标得到。
[0133]
由于相位图与三维点云图在像素上是对齐的，因此可以以某个相位分区中所有像素点的坐标从当前场景的点云中找到对应的点云数据，这些点云数据即为该相位分区对应的点云片。如此，通过相位分区实现了点云数据的切片处理，被测物体表面的三维点云被划分至与各个相位分区对应的各个三维子空间。
[0134]
在本公开的一些实施方式中，步骤s104、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噪声点判定平面区域的二维投影，包括：
[0135]
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，多个子判定区域覆盖整个噪声点判定平面区域。
[0136]
在本公开的优选实施方式中，对噪声点判定平面区域的配置包括：
[0137]
将各个子判定区域在第一方向(例如下文描述的z方向)上的尺寸配置为相同；将各个子判定区域在与第一方向垂直的第二方向(例如下文描述的y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。
[0138]
其中，第一方向为三维点云的深度方向，第一方向、第二方向及相位递增方向互相垂直。
[0139]
示例性地，以下文描述的噪声点判定平面区域取三维直角坐标系xyz的yz平面为例，对噪声点判定平面区域进行配置可以包括：
[0140]
根据二维投影的z轴坐标最大值和z坐标最小值在z轴方向分段，以确定z轴的分段数量和分段坐标。
[0141]
具体地，可以在过滤掉点云片在z轴方向上的离群点后，确定点云片的二维投影的z轴坐标最大值和z轴坐标最小值，也即确定点云片的z轴坐标最大值和z轴坐标最小值，按照预先设定的z轴分段间隔长度进行分段。
[0142]
在本公开的一些实施方式中，z轴分段时可以采用等间隔分段的方式，也即，预先
设定的z轴区间长度可以是固定值。
[0143]
该实施方式中，z轴方向的子判定区域的数量可以是对“(z
max-z
min
)/z进行向上取整得到的数值，z
max
是点云片的二维投影的z轴坐标最大值，也即，点云片的z轴坐标最大值；z
min
是点云片的二维投影的z轴坐标最小值，也即，点云片的z轴坐标最小值；z是预先设定的z轴分段间隔长度，也即子判定区域在z轴的长度。
[0144]
图3是本公开的一个实施方式的子判定区域在z轴的尺寸配置示意图。
[0145]
参考图3，z轴区间长度即子判定区域的尺寸设置为10mm，各子判定区域的边界坐标分别为z
min
、z
min
+10、z
min
+20、z
min
+30、
……
、z
max
。
[0146]
正如本公开上文描述的，本公开优选地将各个子判定区域在与第一方向垂直的第二方向(例如下文描述的y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。
[0147]
由于3d相机的分辨率随着工作距离变化，因此，y轴分段采用非等间隔的方式进行。具体地，可以先基于3d相机的当前工作距离确定3d相机的当前分辨率，再基于3d相机的当前分辨率确定各子判定区域在y轴方向的尺寸。
[0148]
在本公开的一些实施方式中，可以根据下式(1)确定当前工作距离d2下的分辨率：
[0149][0150]
其中，d1表示3d相机的实测工作距离，y1表示3d相机在工作距离d1下的实测分辨率，y2表示3d相机的当前分辨率，d2表示3d相机的当前工作距离。例如，根据实际使用3d相机的实测结果可知，3d相机在工作距离为1000mm时y方向的分辨率是0.3mm，那么在当前工作距离d2下，3d相机在y方向的分辨率为y2＝d2
×
0.3/1000。
[0151]
根据z轴的分段情况可知，3d相机的当前工作距离d2有一个从小到大的变化过程，因此，在不同的工作距离下，3d相机在y方向的分辨率y2是不同的，y轴方向上子判定区域的尺寸可以设置为工作距离与3d相机在y方向的分辨率y2的乘积。
[0152]
图4是本公开的一个实施方式的yz平面上配置子判定区域的示例图。
[0153]
由于z方向不同深度对应的工作距离不同，因此，在z方向的不同深度上y方向的子判定区域的数量是不同的。
[0154]
在z向不同的深度，对应的y方向的可分区间的个数即子判定区域的数量是不同的，找到最大的可分区间数，例如最大的可分区间数设置为投影到二维平面图像的宽度(即上文描述的噪声点判定平面区域的宽度)，然后在每一层z深度方向上，判断每一个投影点的y值分别属于哪一个子判定区域。
[0155]
图4中，纵轴为z轴，横轴为y轴，z轴区间长度设为10mm，点云片的z轴坐标最小值z
min
的值为10，z轴坐标最大值为z
max
为90，z轴分段数量为(90-10)/10＝9，z轴各分段的坐标分别为10、20、30、40、50、60、70、80、90，y轴分段数量为5，y轴各分段的坐标分别为：a、b、c、d、e、f，图4中的每个方格代表一个子判定区域。需要说明的是，图4中的子判定区域的尺寸并不代表实际尺寸，y轴各分段的坐标并不代表实际坐标，仅为示例，正如上文所描述的，本公开优选地将各个子判定区域在与第一方向垂直的第二方向(y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。例如，y轴各分段的坐标a、b、c、d、e、f可以为0、2、5、9、14、20。本领域技术人员在本公开技术方案的启示下，对噪声点判定平
面区域的配置方法进行的调整，均落入本公开的保护范围。
[0156]
在本公开的一些实施方式中，将点云片中的点投影至噪声点判定平面区域，确定点云片中各点在噪声点判定平面区域上的投影点的坐标，点云片中所有点在噪声点判定平面区域的投影点形成点云片的二维投影，该二维投影中各个像素点的坐标即为点云片中各点在噪声点判定平面区域的投影点的坐标。
[0157]
例如，点云片中各点的坐标可以通过三维直角坐标系xyz中的坐标表示，该三维直角坐标系中x轴正向为相位递增方向，yz平面垂直于相位递增方向，z轴与3d相机光轴平行，z轴正向指向3d相机。噪声点判定平面区域配置在yz平面，点云片中各个点在yz平面的投影点的坐标即为该点的y轴坐标和z轴坐标。
[0158]
根据本公开的优选实施方式，上文描述的各个三维子空间的点云在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。
[0159]
图5是本公开的一个优选实施方式的三维点云滤波方法s100中的噪声点判定方法流程示意图。
[0160]
参考图5，优选地，s106中，基于各个三维子空间的点云在噪声点判定平面区域的分布特征判定出噪声点，包括：
[0161]
s1062、分别地获取各个三维子空间的点云在各个子判定区域内的投影点数量；
[0162]
s1064、基于各个三维子空间的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；
[0163]
s1066、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。
[0164]
图6是本公开的另一个优选实施方式的三维点云滤波方法s100中的噪声点判定方法流程示意图。
[0165]
参考图6，在本公开的一些实施方式中，在步骤s1066中，还包括：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判定为噪声点。
[0166]
优选地，步骤s1064、基于各个三维子空间的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，包括：
[0167]
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。
[0168]
图7示出了投影点在图4示出的各个子判定区域中的计数图。
[0169]
参考图7，每个方格代表一个分区即一个子判定区域，每个方格中的数字代表点云片的二维投影点落在该子判定区域的数量。
[0170]
在得到的二维计数图中构建计算连通区域，其中，上文描述的阈值数量可以为工程经验值，相机的工作距离不同，阈值数量的取值可以不同。
[0171]
由于本公开的三维点云滤波方法中使用的噪声点判定平面区域配置了多个子判定区域，这可能将被测物体的边界划分到不同的子判定区域，通过构建子判定区域的至少一个连通区域能够避免将投影点数量少但属于有效物体边界的点云滤除，提高点云滤波的准确性。
[0172]
基于本公开提供的三维点云滤波方法，本公开还提供了基于三维点云的三维重建方法。
[0173]
图8是本公开的一个实施方式的基于三维点云的三维重建方法的流程示意图。
[0174]
参考图8，本公开的基于三维点云的三维重建方法s200，包括：
[0175]
s202、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；
[0176]
s204、基于整体相位图获取表征被测物体表面形貌特征的三维点云；
[0177]
s206、对三维点云执行滤波处理以将三维点云中的噪声点去除；
[0178]
s208、基于去除噪声点之后的三维点云进行被测物体表面形貌特征的三维重建。
[0179]
其中，对三维点云执行滤波处理以将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s100实现。
[0180]
图9是本公开的一个实施方式的采用处理系统的硬件实现方式的三维点云滤波装置的结构示意框图。
[0181]
图10是本公开的一个实施方式的采用处理系统的硬件实现方式的基于三维点云的三维重建装置的结构示意框图。
[0182]
本公开的三维点云滤波装置、基于三维点云的三维重建装置可以包括执行上述流程图中各个或几个步骤的相应模块。因此，可以由相应模块执行上述流程图中的每个步骤或几个步骤，并且该装置可以包括这些模块中的一个或多个模块。模块可以是专门被配置为执行相应步骤的一个或多个硬件模块、或者由被配置为执行相应步骤的处理器来实现、或者存储在计算机可读介质内用于由处理器来实现、或者通过某种组合来实现。
[0183]
硬件架构可以利用总线架构来实现。总线架构可以包括任何数量的互连总线和桥接器，这取决于硬件的特定应用和总体设计约束。总线1100/2100将包括一个或多个处理器1200/2200、存储器1300/2300和/或硬件模块的各种电路连接到一起。总线1100/2100还可以将诸如外围设备、电压调节器、功率管理电路、外部天线等的各种其他电路1400/2400连接。
[0184]
总线1100/2100可以是工业标准体系结构(isa，industry standard architecture)总线、外部设备互连(pci，peripheral component)总线或扩展工业标准体系结构(eisa，extended industry standard component)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，该图中仅用一条连接线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
[0185]
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本公开的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本公开的实施方式所属技术领域的技术人员所理解。处理器执行上文所描述的各个方法和处理。例如，本公开中的方法实施方式可以被实现为软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储器。在一些实施方式中，软件程序的部分或者全部可以经由存储器和/或通信接口而被载入和/或安装。当软件程序加载到存储器并由处理器执行时，可以执行上文描述的方法中的一个或多个步骤。备选地，在其他实施方式中，处理器可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行上述方法之一。
[0186]
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，可以具体实现在任何可读存储介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指
令执行系统、装置或设备而使用。
[0187]
就本说明书而言，“可读存储介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。可读存储介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式只读存储器(cdrom)。另外，可读存储介质甚至可以是可在其上打印程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得程序，然后将其存储在存储器中。
[0188]
应当理解，本公开的各部分可以用硬件、软件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
[0189]
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施方式方法的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于一种可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施方式的步骤之一或其组合。
[0190]
此外，在本公开各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个可读存储介质中。存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
[0191]
参考图9，在本公开的一些实施方式中，本公开的三维点云滤波装置1000，包括：
[0192]
划分模块1002，划分模块1002将基于投影至被测物体表面的投影图获得的被测物体表面的整体相位图划分为连续的多个相位分区以将基于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相位分区对应的各个三维子空间；
[0193]
点云投影模块1004，点云投影模块1004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噪声点判定平面区域的二维投影；
[0194]
噪声点判定模块1006，噪声点判定模块1006分别地基于各个三维子空间的点云在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。
[0195]
参考图10，在本公开的一些实施方式中，本公开的基于三维点云的三维重建装置2000，包括：
[0196]
整体相位图获取模块2002，整体相位图获取模块2002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；
[0197]
三维点云获取模块2004，三维点云获取模块2004基于整体相位图获取表征被测物体表面形貌特征的三维点云；
[0198]
三维点云滤波模块2006，三维点云滤波模块2006对三维点云执行滤波处理以将三
维点云中的噪声点去除；
[0199]
三维重建模块2008，三维重建模块2008基于去除噪声点之后的三维点云进行被测物体表面形貌特征的三维重建。
[0200]
其中，三维点云滤波模块2006采用本公开的三维点云滤波装置1000。
[0201]
本公开还提供了电子设备，包括：存储器，存储器存储执行指令；以及处理器，处理器执行存储器存储的执行指令，使得处理器执行本公开任一个实施方式的三维点云滤波方法s100和/或执行本公开任一个实施方式的三维重建方法s200。
[0202]
本公开还提供了可读存储介质，可读存储介质中存储有执行指令，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s100和/或实现本公开任一个实施方式的三维重建方法s200。
[0203]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式/方式”、“一些实施方式/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施方式/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施方式/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须的是相同的实施方式/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施方式/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施方式/方式或示例以及不同实施方式/方式或示例的特征进行结合和组合。
[0204]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0205]
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

技术特征：
1.一种噪声点判定方法，其特征在于，包括：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；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。2.根据权利要求1所述的噪声点判定方法，其特征在于，还包括：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。3.根据权利要求1所述的噪声点判定方法，其特征在于，所述多个子判定区域覆盖整个所述噪声点判定平面区域。4.根据权利要求3所述的噪声点判定方法，其特征在于，对所述噪声点判定平面区域的配置包括：将各个子判定区域在第一方向上的尺寸配置为相同；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。5.根据权利要求4所述的噪声点判定方法，其特征在于，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。6.根据权利要求2所述的噪声点判定方法，其特征在于，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包括各个子判定区域内的投影点数量特征。7.根据权利要求1所述的噪声点判定方法，其特征在于，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。8.根据权利要求7所述的噪声点判定方法，其特征在于，还包括：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。9.根据权利要求1至8中任一项所述的噪声点判定方法，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。10.一种噪声点判定装置，其特征在于，包括：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；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。11.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器，所述存储器存储执行指令；以及处理器，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权利要求1至9中任一项所述的噪声点判定方法。12.一种可读存储介质，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权利要求1至9中任一项所述的噪声点判定方法。

技术总结
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。该方法包括：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；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，其中噪声点判定平面区域为与多个相位分区沿整体相位图的相位递增方向相垂直的平面区域；以及将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。维点云判定为噪声点。维点云判定为噪声点。


技术研发人员：邓小婷 吴朋林 李宏坤 樊钰
受保护的技术使用者：北京迁移科技有限公司
技术研发日：2023.04.27
技术公布日：2023/9/9