基于RGB-D图像的平面提取算法研究摘要在三维点云中提取平面是机器人研究领域的一个研究内容。我们应用了一种新的算法可靠地从设备上检测多个平面，如Kinect传感器获取的有组织的点云。通过在图像空间中均匀地分割这种点云进入点不重叠的组，首先构造曲线图，其节点和边分别代表一组点及其附近的点。然后我们在此图中执行一个凝聚层次聚类来系统的合并属于相同平面的点，直到节点的平面拟合均方误差超过一个阈值。最后，我们使用逐像素的区域生长提取得到平面。实验结果表明，该算法能够可靠地实现640×480点云的平面提取。33169关键词点云，平面提取，图像初始化，凝聚层次聚类毕业论文设计说明书外文摘要TitlePlaneExtractionAlgorithmResearchBasedonRGB-DImageAbstractReal-timeplaneextractionin3Dpointcloudsiscrucialtomanyroboticsapplications.WeachieveanovelalgorithmforreliablydetectingmultipleplanesinorganizedpointcloudsobtainedfromdevicessuchasKinectsensors.Byuniformlypidingsuchapointcloudintonon-overlappinggroupsofpointsintheimagespace,itfirstconstructagraphwhosenodeandedgerepresentagroupofpointsandtheirneighborhoodrespectively.Wethenperformanagglomerativehierarchicalclusteringonthisgraphtosystematicallymergenodesbelongingtothesameplaneuntiltheplanefittingmeansquarederrorexceedsathreshold.Finallywerefinetheextractedplanesusingpixel-wiseregiongrowing.Theexperimentsdemonstratethatthealgorithmcanreliablyachieve640×480pointcloudplaneextraction.源自!六(维:论"文`网)加7位QQ3249`114Keywordspointcloud，planeextraction，graphinitialization，agglomerativehierarchicalclustering目次1引言11.1研究背景与意义11.2平面提取算法研究现状11.2.1现有的平面提取算法11.2.2现有方法存在的问题21.3本文的安排32平面提取的相关知识42.1数据采集42.1.1kinect简介42.1.2数据的特点52.2平面提取的相关公式53凝聚层次聚类算法原理73.1算法概述93.1.1行回归线段提取算法123.1.2线段提取与平面提取的差异133.1.3算法的应用范围143.2凝聚层次聚类算法构思143.2.1数据初始化143.2.2凝聚层次聚类163.2.3实施细则174凝聚层次聚类算法实现194.1程序流程194.2实验的结果与分析21结论23致谢24参考文献251引言1.1研究背景与意义低成本深度相机和3D传感器已经出现在市场上，他们已经成为一个流行的选择应用在各种机器人和计算机视觉系统。由这种传感器获得的三维点云通常嘈杂和冗余，并且不提供场景的语义。对于3D场景的语义建模，原始拟合三维点云，吸引了大量的研究兴趣。具体而言，平面是最重要原语中的一个，由于人造结构主要组成是平面。随着微软Kinect的出现，RGB-D图像的获取越来越容易，这种带有深度信息的数据为环境理解提供了更加丰富的信息。Kinect适用于室内环境，而室内环境中存在大量的平面区域，将这些平面区域提取出来有助于进一步对室内场景进行分割和理解。:1.2平面提取算法研究现状1.2.1现有的平面提取算法1.2.2现有方法存在的问题上述的平面提取算法，大多需要相对较长的计算时间用于随机平面模型的选择和比较，计算量太大、耗费时间长是它们共有的缺点。特别是当随机平面模型较多时，给算法的实现带来了比较大的困难。我们知道，采用凝聚层次聚类的平面提取算法的种种优良特性使得它在图像处理与模式识别的前期阶段有着很广泛的应用。因此，方便、高效的平面提取算法是平面提取算法效率保证的前提。另外，现有的部分平面提取算法缺少对于数据集中的噪声处理，它们一般默认所采集的数据都为正确数据，忽略了可能是由于错误的测量、错误的假设、错误的计算等产生的异常数据。这样大大降低了算法的可用性。1.3本文的安排第1章，首先给出本课题研究的背景和意义，简明扼要的介绍了平面提取算法的现状，介绍了几种平面提取算法以及分析了现有的平面算法存在的一些问题。第2章，介绍了平面提取算法的相关知识，比如数据的采集装置Kinect,以及所采集数据的特点等。最常用的公式也在这章中有些提及。第3章，介绍了平面提取...