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如何在MATLAB中插值和平滑3D点云?

point-clouds spline interpolation matlab

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Pyy · 技术社区 · 9 年前

我希望能在我面临的点云数据处理问题上获得一些帮助。基本上,我有很多零星杂乱的点云数据。因此,我的目标是近似数据,在斑块区域中缺失数据,并应用某种形式的光平滑来过滤噪声。

我第一次尝试解决这个问题的是MATLAB中的插值方法。这是按如下方式执行的,并提供了良好的结果,因为穿过工作XY栅格的插值Z点看起来像我期望的形状。

% Load Point Cloud:
Point_Cloud  = importdata(âPoint_Cloud_1.txt')
x            = Point_Cloud(1,:)';
y            = Point_Cloud(2,:)';
z            = Point_Cloud(3,:)';

% Interpolate inspection points:
Density = 300;
[X,Y]   = meshgrid(linspace(min(x), max(x), Density), linspace(min(y), max(y), Density));
F       = scatteredInterpolant(x, y, z, 'natural','linear');
Z       = F(X,Y);
Int_PC  = [reshape(X,Density^2,1) reshape(Y,Density^2,1) reshape(Z,Density^2,1)];
Int_PC(any(isnan(Int_PC{i}),2),:) = [];  

% Plot results:
scatter3(x, y, z, 20, 'r', 'fill'); % Original data
hold on;
scatter3(Int_PC(:,1), Int_PC(:,2), Int_PC(:,3), 20, 'r', 'fill'); % Interpolated data

这方面的问题是,noisey数据用于计算插值F,所以上面的代码只解决了不完整的数据问题。

然后,我考虑使用曲线拟合工具箱进行样条曲线拟合。薄板平滑样条线似乎很有意义,因为它接受分散的(非网格化的)数据,并且不插值所有点,从而平滑噪声。其代码如下。执行时,结果令人失望,因为原始点和计算曲面之间的拟合非常差(超出平滑噪波所需的范围)。

Spline = tpaps([x;y],z);
fnplt(Spline)

Thin plate spline example

有人能提出解决方案吗?

谢谢

1 回复 | 直到 9 年前

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obchardon 9 年前

使用Savitzky-Golay过滤器的一个主张是:

所以

使用此筛选器
使用您的代码来完成缺少的部分。

例子

%We build the noisy 3D point cloud

[X,Y] = meshgrid(0:0.1:4.9,0:0.1:4.9);
Z = sin(X)+cos(Y)+0.5*rand(50,50);

% The smoothing (with sgolayfilt(Z,order,length of the moving windows))
t1 = sgolayfilt(Z.',2,25); %smoothing over the x-axis
t2 = sgolayfilt(Z,2,25); %smoothing over the y-axis
t  = (t1.'+t2)/2; %smoothing in booth directions

surf(X,Y,t)

平滑之前

平滑后

编辑

相同操作,但数据分散:

%random X and Y

X = rand(100,1)*5;
Y = rand(100,1)*5;

Z = sin(X)+cos(Y);

%Calculate the interpolant
F =  scatteredInterpolant(X,Y,Z);

%Fix the grid size
gs = 0.1; %grid size

tx = min(X(:)):gs:max(X(:));
tz = min(Y(:)):gs:max(Y(:));

%Scattered X,Y to gridded x,y
[x,y] = meshgrid(tx,ty);

%Interpolation over z-axis
z = F(x,y);

t1 = sgolayfilt(z.',2,5);
t2 = sgolayfilt(z,2,5);

t  = (t1.'+t2)/2;

surf(X,Y,t)
colormap winter