3D點(diǎn)云的預(yù)處理技術(shù)

正文

點(diǎn)云濾波楞陷，顧名思義，就是濾掉噪聲朴沿。原始采集的點(diǎn)云數(shù)據(jù)往往包含大量散列點(diǎn)猜谚、孤立點(diǎn)，比如下圖為濾波前后的點(diǎn)云效果對(duì)比赌渣。

點(diǎn)云濾波的主要方法有：雙邊濾波魏铅、高斯濾波、條件濾波坚芜、直通濾波览芳、隨機(jī)采樣一致濾波、VoxelGrid濾波等鸿竖。

雙邊濾波

雙邊濾波是一種非線性濾波器沧竟，它可以達(dá)到保持邊緣、降噪平滑的效果缚忧。和其他濾波原理一樣悟泵，雙邊濾波也是采用加權(quán)平均的方法，用

周邊像素亮度值的加權(quán)平均代表某個(gè)像素的強(qiáng)度闪水，所用的加權(quán)平均基于高斯分布[1]糕非。最重要的是，雙邊濾波的權(quán)重不僅考慮了像素的

歐氏距離（如普通的高斯低通濾波球榆，只考慮了位置對(duì)中心像素的影響）朽肥，還考慮了像素范圍域中的輻射差異（例如卷積核中像素與中心

像素之間相似程度、顏色強(qiáng)度持钉，深度距離等）衡招，在計(jì)算中心像素的時(shí)候同時(shí)考慮這兩個(gè)權(quán)重。

高斯濾波

圖像大多數(shù)噪聲均屬于高斯噪聲每强，因此高斯濾波器應(yīng)用也較廣泛始腾。高斯濾波是一種線性平滑濾波，適用于消除高斯噪聲空执，廣泛應(yīng)用于圖

像去噪窘茁。可以簡(jiǎn)單地理解為脆烟，高斯濾波去噪就是對(duì)整幅圖像像素值進(jìn)行加權(quán)平均山林，針對(duì)每一個(gè)像素點(diǎn)的值，都由其本身值和鄰域內(nèi)的其

他像素值經(jīng)過(guò)加權(quán)平均后得到。高斯濾波的具體操作是：用一個(gè)用戶指定的模板（或稱卷積驼抹、掩膜）去掃描圖像中的每一個(gè)像素桑孩，用模

板確定的鄰域內(nèi)像素的加權(quán)平均灰度值去替代模板中心像素點(diǎn)的值。

條件濾波

通過(guò)條件濾波可以移除離群點(diǎn)框冀。通過(guò)設(shè)定濾波條件進(jìn)行濾波流椒，刪除點(diǎn)云中不符合用戶指定的一個(gè)或多個(gè)條件的點(diǎn)。如下圖明也，指定至少周

圍有一個(gè)點(diǎn)則黃色點(diǎn)被刪除宣虾，指定周圍至少有兩個(gè)點(diǎn)則黃色和紅色被刪除。滿足的條件可以是一個(gè)或多個(gè)温数，可以是距離也可以是其它绣硝。

直通濾波

指定字段，指定坐標(biāo)范圍進(jìn)行剪裁撑刺，可以選擇保留范圍內(nèi)的點(diǎn)或者范圍外的點(diǎn)鹉胖。

如果是線結(jié)構(gòu)光的采集方式得到的點(diǎn)云，則沿z向的分布較廣够傍，但沿x甫菠、y方向的分布則處于有限的范圍內(nèi)。此時(shí)冕屯，可采用直通濾波寂诱，確

定x或者y方向的范圍，快速裁剪離群點(diǎn)安聘。

體素化濾波

類體素化根據(jù)給定的點(diǎn)云構(gòu)造一個(gè)三維體素柵格并進(jìn)行下采樣達(dá)到濾波的效果痰洒。具體說(shuō)來(lái)類體素化通過(guò)輸入的點(diǎn)云數(shù)據(jù)創(chuàng)建一個(gè)三維體

素柵格 ， 然后將每個(gè)體素內(nèi)所有的點(diǎn)都用該體素內(nèi)的點(diǎn)集的重心來(lái)近似搞挣，這樣就大大減少了數(shù)據(jù)量带迟。所以該類常用于對(duì)大數(shù)據(jù)量的下

采樣處理音羞，特別是在配準(zhǔn)囱桨、曲面重建等工作之前作為預(yù)處理．可以很好地提高程序的速度。

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