Método de complementação de vazios em nuvens de pontos por fusão multisensorial sob condições complexas

YANG Hongtao ,  

PANG Haonan ,  

HUANG Changjiu ,  

FAN Ruilin ,  

LIANG Guanglei ,  

摘要

Em resposta ao problema dos vazios em nuvens de pontos causados por interferências ambientais complexas como iluminação desigual, luz forte, luz fraca, neblina de poeira e obstrução durante a reconstrução tridimensional de espaços subterrâneos, este artigo propõe um método de complementar vazios que integra um lidar a laser de linha única e uma câmera de profundidade. Primeiramente, por meio de calibração conjunta, estabelece-se uma relação de consistência espaço-temporal entre os dois sensores; utiliza-se regressão residual para realizar a redução de ruído com preservação estrutural da nuvem de pontos da câmera de profundidade; posteriormente, avalia-se a continuidade das fatias com base na Entropia Espectral Ponderada (Weighted Spectral Entropy, WSE), selecionando dinamicamente fatias vantajosas para fusão adaptativa, a fim de complementar as áreas vazias causadas por interferências ambientais. Para validar a eficácia do método, foram realizados experimentos comparativos sob quatro condições de interferência: baixa luminosidade (5 lux), luz forte (10.000 lux), luz forte + névoa de poeira e interferência gradual, utilizando cinco métodos de complementação baseados em aprendizado profundo e uma alternativa lidar multilinha. Os resultados mostram que o método proposto supera os métodos comparados em Chamfer Distance (CD) e Earth Mover’s Distance (EMD) em todas as quatro condições, com redução de CD de 85,82%, 82,64%, 82,39% e 83,33%, e de EMD de 90,68%, 86,41%, 88,19% e 89,08%, respectivamente; o erro de dimensão é inferior a 20 mm. Os resultados indicam que o método garante a precisão da medição em condições subterrâneas complexas, apresentando uma vantagem significativa na complementação de vazios, melhorando efetivamente a integridade e a confiabilidade da reconstrução 3D.

关键词

câmera de profundidade;lidar a laser de linha única;fusão de dados;reconstrução 3D;complementação de vazios em nuvens de pontos

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