㈠ 點雲數據處理
三維計算視覺研究內容包括:
(1)三維匹配:兩幀或者多幀點雲數據之間的匹配,因為激光掃描光束受物體遮擋的原因,不可能通過一次掃描完成對整個物體的三維點雲的獲取。因此需要從不同的位置和角度對物體進行掃描。三維匹配的目的就是把相鄰掃描的點雲數據拼接在一起。三維匹配重點關注匹配演算法,常用的演算法有 最近點迭代演算法 ICP 和各種全局匹配演算法。
(2)多視圖三維重建:計算機視覺中多視圖一般利用圖像信息,考慮多視幾何的一些約束,相關研究目前很火,射影幾何和多視圖幾何是視覺方法的基礎。在攝影測量中類似的存在共線方程,光束平差法等研究。這里也將點雲的多視匹配放在這里,比如人體的三維重建,點雲的多視重建不僅強調逐幀的匹配,還需要考慮不同角度觀測產生誤差累積,因此也存在一個優化或者平差的過程在裡面。通常是通過觀測形成閉環進行整體平差實現,多視圖重建強調整體優化。可以只使用圖像,或者點雲,也可以兩者結合(深度圖像)實現。重建的結果通常是Mesh網格。
(3)3D SLAM:點雲匹配(最近點迭代演算法 ICP、正態分布變換方法 NDT)+位姿圖優化( g2o 、LUM、ELCH、Toro、SPA);實時3D SLAM演算法 (LOAM);Kalman濾波方法。3D SLAM通常產生3D點雲,或者Octree Map。基於視覺(單目、雙目、魚眼相機、深度相機)方法的SLAM,比如orbSLAM,lsdSLAM...
(4)目標識別:無人駕駛汽車中基於激光數據檢測場景中的行人、汽車、自行車、以及道路和道路附屬設施(行道樹、路燈、斑馬線等)。
(5)形狀檢測與分類:點雲技術在逆向工程中有很普遍的應用。構建大量的幾何模型之後,如何有效的管理,檢索是一個很困難的問題。需要對點雲(Mesh)模型進行特徵描述,分類。根據模型的特徵信息進行模型的檢索。同時包括如何從場景中檢索某類特定的物體,這類方法關注的重點是模型。
(6)語義分類:獲取場景點雲之後,如何有效的利用點雲信息,如何理解點雲場景的內容,進行點雲的分類很有必要,需要為每個點雲進行Labeling。可以分為基於點的方法,基於分割的分類方法。從方法上可以分為基於監督分類的技術或者非監督分類技術,深度學習也是一個很有希望應用的技術。
(7)立體視覺與立體匹配 ZNCC
(8)SFM(運動恢復結構)
1、點雲濾波方法(數據預處理):
雙邊濾波、高斯濾波、條件濾波、直通濾波、隨機采樣一致性濾波。
VoxelGrid
2、關鍵點
ISS3D、Harris3D、NARF
SIFT3D、
3、特徵和特徵描述
法線和曲率計算 NormalEstimation 、特徵值分析Eigen-Analysis、 EGI
PFH、FPFH、3D Shape Context、Spin Image
4、 點雲匹配
ICP 、穩健ICP、point to plane ICP、Point to line ICP、MBICP、GICP
NDT 3D 、Multil-Layer NDT
FPCS、KFPCS、SAC-IA
Line Segment Matching 、ICL
5、點雲分割與分類
分割:區域生長、Ransac線面提取、NDT-RANSAC、
K-Means、Normalize Cut(Context based)
3D Hough Transform(線、面提取)、連通分析、
分類:基於點的分類,基於分割的分類;監督分類與非監督分類
6、SLAM圖優化
g2o 、LUM、ELCH、Toro、SPA
SLAM方法:ICP、MBICP、IDC、likehood Field、 Cross Correlation 、NDT
7、目標識別、檢索
Hausdorff 距離計算(人臉識別)
8、變化檢測
基於八叉樹的變化檢測
9. 三維重建
泊松重建、Delaunay triangulations
表面重建,人體重建,建築物重建,樹木重建。
實時重建:重建植被或者農作物的4D(3D+時間)生長態勢;人體姿勢識別;表情識別;
10.點雲數據管理
點雲壓縮,點雲索引(KD、Octree),點雲LOD(金字塔),海量點雲的渲染
點雲驅動的計算機圖形學主要研究應用
http://vcc.szu.e.cn/research/2015/Points/
㈡ 三維點雲數據多大
三維點雲數據的大小主要取決於點數、精度和應用場景。
1. 數據量影響因素
每個三維點通常包含坐標(XYZ)、顏色(RGB)或反射強度等屬性。普通場景如手機掃描的物體模型,約幾十萬到百萬級點雲(幾十MB到幾百MB),而自動駕駛或地理測繪的激光雷達數據可能達到數千萬點(數GB)。
例如,100萬個點存儲為XYZ+RGB的文本格式約佔300MB,但若用LAS等壓縮格式,可縮減至約100MB。
2. 不同場景的典型規模
•手機掃描建模:單物體約10萬至50萬點(50MB~200MB);
•工業部件檢測:高精度部件可達百萬點級(500MB~1GB);
•自動駕駛感知:單幀雷達數據約10萬點(30MB/秒,實時生成);
•文化遺產重建:大型遺址掃描可能上億點(數十GB)。
3. 優化與管理建議
降低數據量可通過過濾冗餘點、採用二進制壓縮格式(如PLY、LAS),或按需選擇精度。部分雲端平台支持實時流式處理,適合高頻採集但存儲有限的情況。
數據規模差異直接影響存儲成本和傳輸效率,例如自動駕駛企業常使用邊緣計算設備預處理點雲,再上傳關鍵特徵數據。