基于点云处理技术的汽车车身尺寸获取研究-论文.pdf

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1、第14卷第23期2014年8月科学技术与工程Vo1．14No．23Aug．20141671—1815(2014)23—0261—04ScienceTechnologyandEngineering⑥2014Sci．Tech．Engrg．基于点云处理技术的汽车车身尺寸获取研究庆鹏程陈昆山(江苏大学汽车与交通工程学院，镇江212013)摘要我国处理交通事故的主要方法依然是手工测量，容易产生数据错误与丢失，且效率低下。激光扫描技术是一种以非接触方式快速获取扫描物体表面点云的数据获取技术，而目前我国还没有运用该技术进行交通事故现场数

2、据获取的相关研究。提出一种利用汽车点云获取车身尺寸的方法，并结合车身曲面特点采用适合汽车点云数据预处理的点云处理算法，然后利用matlab软件编写程序获取车身尺寸，最后通过对比实际卷尺测量尺寸与计算所得尺寸，发现两者相差最大值为13mm，说明该方法可行。关键词交通事故激光扫描技术车身尺寸点云处理中图法分类号TP391．76；文献标志码A人车碰撞交通事故已经发展成为我国最严重社点云拼接、点云去噪、冗余点去除、点云分割等。现会公害之一。目前，我国交通事故现场再现的主要在只需要精简的车身点云，且所用RiSCANPRO软方法是手工

3、测量方法，这样容易发生漏测、错测、件可以精确拼接点云，故只需对点云去噪、冗余漏画、错画等现象。而三维激光扫描技术(3Dla．点去除的算法进行研究。serscanningtechnology)，其突出优点在于它能以非1．1点云去噪算法接触方式快速获取被扫描物体的三维点云数据。由根据点的排列方式不同，点云可分为：扫描线点于这些点云具有精确的三维坐标信息，所以若利用云、网格化点云、多边形点云、散乱点云，其中前三种激光扫描仪扫描事故现场事故汽车，得到汽车精确属于有序点云，最后一种为无序点云。针对有序点点云数据后，再对点云进行处理，

4、结合Matlab程序云的去噪方法，国内外广泛应用平滑滤波算法去便可得到交通事故再现研究所需的汽车车身几何数除]，包括标准高斯、平均和中值滤波算法。三种据。鉴于国内尚没有人采用该技术进行事故安全研算法滤波效果如图1所示。究，因此，利用点云处理技术获取事故汽车车身尺寸的方法，将对我国的人车碰撞事故再现研究具有重要意义。虽然扫描汽车可以得到具有精确三维坐标的点云，但是这些点云含有大量噪声点，且冗余点很多，(a1原始点给点云数据的使用带来很多困难j，因此采取相应的方法进行噪声点去除和冗余点去除。由于在点云中无法直接量取尺寸，所以文

5、中编写了从点云坐标中获取车身尺寸的程序，最后经过与实际测量尺寸对比，该方法所得尺寸数据合理。fc)平均滤波(d)中值滤波1点云预处理技术图1三种常用滤波算法效果比较Fig．1Thecomparisonbetween在逆向工程领域，点云预处理技术分很多种，有differentfilteringalgorithms2014年3月26日收到从图1可看出，标准高斯滤波算法平均效果较第一作者简介：庆鹏程(1987一)，男，江苏徐州人，硕士研究生。研小，能较好保持原数据外形；平均滤波算法效果较为究方向：激光扫描事故现场与交通安全。E—

6、mail：804300371@平均，不能保证外形；中值滤波算法是取数据点的统qq·corno计中值，适合去除点云毛刺。因此，考虑到汽车点云通信作者简介：陈昆山(1957一)，男，江苏高淳人，教授，硕士生导的外形数据很重要，所以针对有序点云采用高斯滤师。研究方向：车辆动态性能仿真与控制。波算法。高斯滤波是根据高斯函数形状来选择权值科学技术与工程14卷的一种线性平滑滤波方法。高斯滤波器在指定域内的权重为高斯分布，三维零均值高斯函数表达式如下：-(x2+~2+z2)g(，，Y，、)=e2o．。式中决定了高斯滤波器的宽度。or越大

7、，高斯滤波器的频带就越宽，平滑程度就越好，但是图像也越模糊。通过调节平滑程度参数，可在图像模糊与平滑间取得折中。对于无序点滤波算法，由于点之问没有拓扑关系，所以需要建立拓扑关系，再通过滤波算法进行噪声点的去除。国内外主要研究利用k-dtree法建立散乱点云拓扑关系，该方法是基于二叉树的坐标轴分割法建立拓扑关系。分割方法如图2所示。图3基于k-dtree算法去噪流程图Fig．3Flowchartoffihingbasedonk-dtreeDtQ●D9D3一成，在去除冗余点时，需要在曲率较大面上保留较多●E)●●●nl1J，u

8、●的点，在曲率较小即平滑曲面上保留较少的点。因●T—，●-此，文中决定使用基于曲面法向量算法的冗余●●点去除算法，其原理是根据该点对曲面曲率变化的●●⋯，‘一●影响来判断是否删除该点，而曲面曲率可以由曲面⋯●E5l·[7法向量表达。{如图4所示，首先对每个采样点P的K阶邻域Ⅳ(P)构造一个最小二乘拟合曲