本技术属于点云数据处理技术领域,公开了一种基于局部密度参数调整与强度优化的点云平滑拟合方法,获取原始点云数据经预处理后进行局部密度计算,进行动态调整搜索半径策略和动态扩展邻域,边界判断后对边界点边界保护机制或计算联合权重和更新平滑拟合,获得拟合重建后的点云可视化结果图。本发明有效解决了现有技术在稀疏点云平滑、噪声鲁棒性、强度特征保留和边界特征模糊等方面的不足,能够动态适应点云的稀疏性与非均匀分布,显著提升点云平滑拟合的精度与强度信息的优化能力,为前视三维声呐的地形测绘、水下目标探测和环境建模提供了更精确、高效的技术方案。
背景技术
前视三维声呐是一种高效设备,主要广泛应用于海洋探测和水下环境建模,主要利用声波回波获取目标物体的三维点云信息。由于声呐数据的获取受水下传播条件(如声波衰减、散射等)和采样分辨率的限制,生成的点云通常稀疏且非均匀分布,尤其是在较远探测范围内;声呐点云数据常伴有高噪声干扰,尤其是在复杂水下环境(如沉积物、杂波干扰等)中,声呐回波信号的不确定性会导致点云中出现孤立点或异常点;且声呐点云包含回波强度信息,能够反映目标表面材质、硬度和声波反射特性,强度信息对水下目标探测和地形建模具有重要意义,但现有技术往往未能充分利用这一特性;同时由于声呐数据的采集精度受限,点云边界区域常表现为不规则和不完整,边界特征容易在平滑处理中被过度削弱。可见,三维声呐点云数据具有稀疏性,噪声较多,含有附加的强度信息以及边界特征模糊等的特点。
针对三维声呐点云数据的处理,目前的技术方法主要集中在常规点云处理算法上,如移动最小二乘法(MLS)和平滑滤波等。然而,这些方法在处理三维声呐点云数据时存在不足之处:传统 MLS 方法采用固定搜索半径对点云进行平滑处理,但对于前视声呐数据中点云稀疏性和密度非均匀性的问题,这种方法难以适应变化的局部密度分布,常导致邻域不足或过多的平滑误差;同时,前视三维声呐点云受环境噪声和多路径效应影响,点云中常存在孤立点或离群点;此外,大多数点云平滑方法仅基于几何分布特征进行处理,而未将三维声呐点云中的强度信息纳入优化过程,导致拟合结果无法完整保留声呐数据的重要物理特性;最后,现有方法对声呐点云边界的保护能力较差,邻域不足时容易导致边界特征扭曲或丢失,降低水下环境建模的精度。
实现思路