基于 Alpha-shape 算法的不规则点云体积计算方法

此前，研究人员通常利用点云数据计算树冠体积或堆料体积，这与本文研究的垃圾堆积体积计算有一定的相似之处。如前面所述，激光雷达只能获取对象表面的信息，因此分割及聚类后获得的异常对象点云并不是闭合的，其下部呈镂空状，只有与对应的地面点云结合才能闭合。同时，体积计算时还可能涉及高度值的确定，这也需要以地面为参照，但是在点云坐标系下地面并不一定完全等同于 XOY 等平面，且地面也有陡峭与平坦之分，这都会对体积计算带来影响。为了解决上述问题，本文提出了一种基于 Alpha-shape 算法的不规则点云体积计算方法：

(1) 将地面点拟合为平面云模型计算，并以该平面为新的 XOY 平面建立坐标系，基于新坐标系对原始点云做坐标转换；

(2) 将坐标转换后的点云投影到地面拟合平面，并判断投影后的二维点云中是否存在重合的点，如果存在，在三维点云中找到这部分投影点对应的原始

点，只保留其中 z 坐标值最大的点，并剔除其他点；

(3) 使用 Alpha-shape 算法拟合投影二维点云的外围轮廓并计算生成的闭合区域的面积 a ；

(4) 对去除重合点后的原始点云中的每一点pi ，搜寻其垂直下方一定范围内的所有地面点 Gi={gi(1),gi(2),..,gi(k)}，并计算这些地面点转换后的 z 坐标值均值Zi(g)；

(5) 统计原始点云中点的数量nc ，按下式计算该不规则点云的体积，其中zi是每点转换后的 z 坐标值。

（编辑：财气旺网 - 财气网）

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