Ⅰ 點雲數據處理
三維計算視覺研究內容包括:
(1)三維匹配:兩幀或者多幀點雲數據之間的匹配,因為激光掃描光束受物體遮擋的原因,不可能通過一次掃描完成對整個物體的三維點雲的獲取。因此需要從不同的位置和角度對物體進行掃描。三維匹配的目的就是把相鄰掃描的點雲數據拼接在一起。三維匹配重點關注匹配演算法,常用的演算法有 最近點迭代演算法 ICP 和各種全局匹配演算法。
(2)多視圖三維重建:計算機視覺中多視圖一般利用圖像信息,考慮多視幾何的一些約束,相關研究目前很火,射影幾何和多視圖幾何是視覺方法的基礎。在攝影測量中類似的存在共線方程,光束平差法等研究。這里也將點雲的多視匹配放在這里,比如人體的三維重建,點雲的多視重建不僅強調逐幀的匹配,還需要考慮不同角度觀測產生誤差累積,因此也存在一個優化或者平差的過程在裡面。通常是通過觀測形成閉環進行整體平差實現,多視圖重建強調整體優化。可以只使用圖像,或者點雲,也可以兩者結合(深度圖像)實現。重建的結果通常是Mesh網格。
(3)3D SLAM:點雲匹配(最近點迭代演算法 ICP、正態分布變換方法 NDT)+位姿圖優化( g2o 、LUM、ELCH、Toro、SPA);實時3D SLAM演算法 (LOAM);Kalman濾波方法。3D SLAM通常產生3D點雲,或者Octree Map。基於視覺(單目、雙目、魚眼相機、深度相機)方法的SLAM,比如orbSLAM,lsdSLAM...
(4)目標識別:無人駕駛汽車中基於激光數據檢測場景中的行人、汽車、自行車、以及道路和道路附屬設施(行道樹、路燈、斑馬線等)。
(5)形狀檢測與分類:點雲技術在逆向工程中有很普遍的應用。構建大量的幾何模型之後,如何有效的管理,檢索是一個很困難的問題。需要對點雲(Mesh)模型進行特徵描述,分類。根據模型的特徵信息進行模型的檢索。同時包括如何從場景中檢索某類特定的物體,這類方法關注的重點是模型。
(6)語義分類:獲取場景點雲之後,如何有效的利用點雲信息,如何理解點雲場景的內容,進行點雲的分類很有必要,需要為每個點雲進行Labeling。可以分為基於點的方法,基於分割的分類方法。從方法上可以分為基於監督分類的技術或者非監督分類技術,深度學習也是一個很有希望應用的技術。
(7)立體視覺與立體匹配 ZNCC
(8)SFM(運動恢復結構)
1、點雲濾波方法(數據預處理):
雙邊濾波、高斯濾波、條件濾波、直通濾波、隨機采樣一致性濾波。
VoxelGrid
2、關鍵點
ISS3D、Harris3D、NARF
SIFT3D、
3、特徵和特徵描述
法線和曲率計算 NormalEstimation 、特徵值分析Eigen-Analysis、 EGI
PFH、FPFH、3D Shape Context、Spin Image
4、 點雲匹配
ICP 、穩健ICP、point to plane ICP、Point to line ICP、MBICP、GICP
NDT 3D 、Multil-Layer NDT
FPCS、KFPCS、SAC-IA
Line Segment Matching 、ICL
5、點雲分割與分類
分割:區域生長、Ransac線面提取、NDT-RANSAC、
K-Means、Normalize Cut(Context based)
3D Hough Transform(線、面提取)、連通分析、
分類:基於點的分類,基於分割的分類;監督分類與非監督分類
6、SLAM圖優化
g2o 、LUM、ELCH、Toro、SPA
SLAM方法:ICP、MBICP、IDC、likehood Field、 Cross Correlation 、NDT
7、目標識別、檢索
Hausdorff 距離計算(人臉識別)
8、變化檢測
基於八叉樹的變化檢測
9. 三維重建
泊松重建、Delaunay triangulations
表面重建,人體重建,建築物重建,樹木重建。
實時重建:重建植被或者農作物的4D(3D+時間)生長態勢;人體姿勢識別;表情識別;
10.點雲數據管理
點雲壓縮,點雲索引(KD、Octree),點雲LOD(金字塔),海量點雲的渲染
點雲驅動的計算機圖形學主要研究應用
http://vcc.szu.e.cn/research/2015/Points/
Ⅱ EPS如何把幾塊點雲數據拼成一塊
在工作空間中右鍵插入Eps點雲數據。
在工作空間插入點雲。使用線建一個閉合范圍框。在工作空間中,對需要生成等高線的點雲進行「右鍵」>」生成等高線」。
EPS格式的文件作為有分層的素材來使用吧,畢竟EPS格式的文件有些素材的確挺不錯的,不過可惜的是在PS中不能作為分層素材來使用,只能按自己的需要改為自己想要的尺寸圖片來使用,只是一張圖片。
Ⅲ 什麼是數據倉庫,數據倉庫如何分層
數據倉庫分層的原因
1通過數據預處理提高效率,因為預處理,所以會存在冗餘數據
2如果不分層而業務系統的業務規則發生變化,就會影響整個數據清洗過程,工作量巨大
3通過分層管理來實現分步完成工作,這樣每一層的處理邏輯就簡單了
標準的數據倉庫分層:ods(臨時存儲層),pdw(數據倉庫層),mid(數據集市層),app(應用層)
ods:歷史存儲層,它和源系統數據是同構的,而且這一層數據粒度是最細的,這層的表分為兩種,一種是存儲當前需要載入的數據,一種是用於存儲處理完後的數據。
pdw:數據倉庫層,它的數據是干凈的數據,是一致的准確的,也就是清洗後的數據,它的數據一般都遵循資料庫第三範式,數據粒度和ods的粒度相同,它會保存bi系統中所有歷史數據
mid:數據集市層,它是面向主題組織數據的,通常是星狀和雪花狀數據,從數據粒度將,它是輕度匯總級別的數據,已經不存在明細的數據了,從廣度來說,它包含了所有業務數量。從分析角度講,大概就是近幾年
app:應用層,數據粒度高度匯總,倒不一定涵蓋所有業務數據,只是mid層數據的一個子集。
數據倉庫的目的是構建面向分析的集成化數據環境,為企業提供決策支持。數據倉庫的context也可以理解為:數據源,數據倉庫,數據應用
數據倉庫可以理解為中間集成化數據管理的一個平台
etl(抽取extra,轉化transfer,裝載load)是數據倉庫的流水線,也可以認為是數據倉庫的血液。
數據倉庫的存儲並不需要存儲所有原始數據,因為比如你存儲冗長的文本數據完全沒必要,但需要存儲細節數據,因為需求是多變的,而且數據倉庫是導入數據必須經過整理和轉換使它面向主題,因為前台資料庫的數據是基於oltp操作組織優化的,這些可能不適合做分析,面向主題的組織形式才有利於分析。
多維數據模型就是說可以多維度交叉查詢和細分,應用一般都是基於聯機分析處理(online analytical process OLAP),面向特定需求群體的數據集市會基於多位數據模型構建
而報表展示就是將聚合數據和多維分析數據展示到報表,提供簡單和直觀的數據。
元數據,也叫解釋性數據,或者數據字典,會記錄數據倉庫中模型的定義,各層級之間的映射關系,監控數據倉庫的數據狀態和etl的任務運行狀態。一般通過元數據資料庫來統一存儲和管理元數據。
Ⅳ 點雲概念與點雲處理
點雲概念
點雲與三維圖像的關系 :三維圖像是一種特殊的信息表達形式,其特徵是表達的空間中三個維度的數據,表現形式包括:深度圖(以灰度表達物體與相機的距離),幾何模型(由CAD軟體建立),點雲模型(所有逆向工程設備都將物體采樣成點雲)。和二維圖像相比,三維圖像藉助第三個維度的信息,可以實現天然的物體——背景解耦。點雲數據是最為常見也是最基礎的三維模型。點雲模型往往由測量直接得到,每個點對應一個測量點,未經過其他處理手段,故包含了最大的信息量。這些信息隱藏在點雲中需要以其他提取手段將其萃取出來,提取點雲中信息的過程則為三維圖像處理。
點雲的概念 :點雲是在同一空間參考系下表達目標空間分布和目標表面特性的海量點集合,在獲取物體表面每個采樣點的空間坐標後,得到的是點的集合,稱之為「點雲」(Point Cloud)。
點雲的獲取設備 :RGBD設備是獲取點雲的設備,比如PrimeSense公司的PrimeSensor、微軟的Kinect、華碩的XTionPRO。
點雲的內容 :根據激光測量原理得到的點雲,包括三維坐標(XYZ)和激光反射強度(Intensity),強度信息與目標的表面材質、粗糙度、入射角方向,以及儀器的發射能量,激光波長有關。
根據攝影測量原理得到的點雲,包括三維坐標(XYZ)和顏色信息(RGB)。
結合激光測量和攝影測量原理得到點雲,包括三維坐標(XYZ)、激光反射強度(Intensity)和顏色信息(RGB)。
點雲的屬性 :空間解析度、點位精度、表面法向量等。
點雲存儲格式 :*.pts; *.asc ; *.dat; .stl ; [1] .imw;.xyz; .las。LAS格式文件已成為LiDAR數據的工業標准格式,LAS文件按每條掃描線排列方式存放數據,包括激光點的三維坐標、多次回波信息、強度信息、掃描角度、分類信息、飛行航帶信息、飛行姿態信息、項目信息、GPS信息、數據點顏色信息等。
C–class(所屬類)
F一flight(航線號)
T一time(GPS時間)
I一intensity(回波強度)
R一return(第幾次回波)
N一number of return(回波次數)
A一scan angle(掃描角)
RGB一red green blue(RGB顏色值)
點雲的數據類型 :
(1)pcl::PointCloudpcl::PointXYZ
PointXYZ 成員:float x,y,z;表示了xyz3D信息,可以通過points[i].data[0]或points[i].x訪問點X的坐標值
(2)pcl::PointCloudpcl::PointXYZI
PointXYZI成員:float x, y, z, intensity; 表示XYZ信息加上強度信息的類型。
(3)pcl::PointCloudpcl::PointXYZRGB
PointXYZRGB 成員:float x,y,z,rgb; 表示XYZ信息加上RGB信息,RGB存儲為一個float。
(4)pcl::PointCloudpcl::PointXYZRGBA
PointXYZRGBA 成員:float x , y, z; uint32_t rgba; 表示XYZ信息加上RGBA信息,RGBA用32bit的int型存儲的。
(5) PointXY 成員:float x,y;簡單的二維x-y點結構
(6)Normal結構體:表示給定點所在樣本曲面上的法線方向,以及對應曲率的測量值,用第四個元素來佔位,兼容SSE和高效計算。
點雲的處理
點雲處理的三個層次 :Marr將圖像處理分為三個層次,低層次包括圖像強化,濾波,關鍵點/邊緣檢測等基本操作。中層次包括連通域標記(label),圖像分割等操作。高層次包括物體識別,場景分析等操作。工程中的任務往往需要用到多個層次的圖像處理手段。
PCL官網對點雲處理方法給出了較為明晰的層次劃分,如圖所示。
此處的common指的是點雲數據的類型,包括XYZ,XYZC,XYZN,XYZG等很多類型點雲,歸根結底,最重要的信息還是包含在pointpcl::point::xyz中。可以看出,低層次的點雲處理主要包括濾波(filters),關鍵點(keypoints)/邊緣檢測。點雲的中層次處理則是特徵描述(feature),分割(segmention)與分類。高層次處理包括配准(registration),識別(recognition)。可見,點雲在分割的難易程度上比圖像處理更有優勢,准確的分割也為識別打好了基礎。
低層次處理方法:
①濾波方法:雙邊濾波、高斯濾波、條件濾波、直通濾波、隨機采樣一致性濾波。②關鍵點:ISS3D、Harris3D、NARF,SIFT3D
中層次處理方法:
①特徵描述:法線和曲率的計算、特徵值分析、SHOT、PFH、FPFH、3D Shape Context、Spin Image
②分割與分類:
分割:區域生長、Ransac線面提取、全局優化平面提取
K-Means、Normalize Cut(Context based)
3D Hough Transform(線、面提取)、連通分析
分類:基於點的分類,基於分割的分類,基於深度學習的分類(PointNet,OctNet)
高層次處理方法:
①配准:點雲配准分為粗配准(Coarse Registration)和精配准(Fine Registration)兩個階段。
精配準的目的是在粗配準的基礎上讓點雲之間的空間位置差別最小化。應用最為廣泛的精配准演算法應該是ICP以及ICP的各種變種(穩健ICP、point to plane ICP、Point to line ICP、MBICP、GICP、NICP)。
粗配準是指在點雲相對位姿完全未知的情況下對點雲進行配准,可以為精配准提供良好的初始值。當前較為普遍的點雲自動粗配准演算法包括基於窮舉搜索的配准演算法和基於特徵匹配的配准演算法。
基於窮舉搜索的配准演算法:遍歷整個變換空間以選取使誤差函數最小化的變換關系或者列舉出使最多點對滿足的變換關系。如RANSAC配准演算法、四點一致集配准演算法(4-Point Congruent Set, 4PCS)、Super4PCS演算法等……
基於特徵匹配的配准演算法:通過被測物體本身所具備的形態特性構建點雲間的匹配對應,然後採用相關演算法對變換關系進行估計。如基於點FPFH特徵的SAC-IA、FGR等演算法、基於點SHOT特徵的AO演算法以及基於線特徵的ICL等…
②SLAM圖優化
Ceres(Google的最小二乘優化庫,很強大), g2o、LUM、ELCH、Toro、SPA
SLAM方法:ICP、MBICP、IDC、likehood Field、NDT
③三維重建
泊松重建、 Delaunay triangulations、表面重建,人體重建,建築物重建,樹木重建。結構化重建:不是簡單的構建一個Mesh網格,而是為場景進行分割,為場景結構賦予語義信息。場景結構有層次之分,在幾何層次就是點線面。實時重建:重建植被或者農作物的4D(3D+時間)生長態勢;人體姿勢識別;表情識別;
④點雲數據管理:點雲壓縮,點雲索引(KD、Octree),點雲LOD(金字塔),海量點雲的渲染