[發(fā)明專利]點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置、點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理方法和點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理程序

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080056247.5
• 申請(qǐng)日: 2010-11-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102713671A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 北村和男;高地伸夫;N.德阿普佐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社拓普康
• 主分類號(hào): G01S17/89
• 分類號(hào): G01S17/89;G01B11/24;G01B11/245;G06T1/00
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 何欣亭;王忠忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置，尤其涉及從測(cè)定對(duì)象物的點(diǎn)群數(shù)據(jù)中抽取其特征、自動(dòng)且短時(shí)間地生成三維形狀的點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置。

背景技術(shù)

作為由測(cè)定對(duì)象物的點(diǎn)群數(shù)據(jù)生成三維形狀的方法，有連結(jié)鄰接點(diǎn)而形成多邊形的方法。但是，為了對(duì)點(diǎn)群數(shù)據(jù)的數(shù)萬(wàn)～數(shù)千萬(wàn)的點(diǎn)形成多邊形，會(huì)花費(fèi)龐大的處理時(shí)間，使用不便。因此，公開(kāi)有從點(diǎn)群數(shù)據(jù)中僅抽取三維特征(邊緣或面)而自動(dòng)生成三維折線(polyline)的技術(shù)(例如專利文獻(xiàn)1～3)。

在專利文獻(xiàn)1記載的發(fā)明中，掃描激光裝置掃描三維對(duì)象，生成點(diǎn)云(point?cloud、點(diǎn)群)。基于掃描點(diǎn)所涉及的深度與法線的變化，將點(diǎn)云分割成邊緣點(diǎn)與非邊緣點(diǎn)的群。通過(guò)使各群擬合(fit)于幾何學(xué)原圖，使擬合后的幾何學(xué)原圖擴(kuò)展、交叉，從而生成三維形狀。

在專利文獻(xiàn)2記載的發(fā)明中，由點(diǎn)群數(shù)據(jù)形成區(qū)段(三角多邊形)，基于鄰接的多邊形彼此的連續(xù)性、法線方向、或距離，抽取邊緣和面。另外，使用最小二乘法，將各區(qū)段的點(diǎn)群數(shù)據(jù)的平面性或曲面性置換成平面方程式或曲面方程式，進(jìn)行分群，生成三維形狀。

在專利文獻(xiàn)3記載的發(fā)明中，對(duì)三維點(diǎn)群數(shù)據(jù)設(shè)定二維矩形區(qū)域，求出對(duì)應(yīng)于該矩形區(qū)域的測(cè)定點(diǎn)的合成法線矢量。旋轉(zhuǎn)移動(dòng)矩形區(qū)域內(nèi)的全部測(cè)量點(diǎn)，以使合成法線矢量與Z軸方向一致。對(duì)矩形區(qū)域內(nèi)的各測(cè)量點(diǎn)求出Z值的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ，在標(biāo)準(zhǔn)偏差σ超過(guò)規(guī)定值的情況下，將與矩形區(qū)域的中心點(diǎn)對(duì)應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)作為噪音處理。

專利文獻(xiàn)1：日本特表2000-509150號(hào)公報(bào)；

專利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)2004-272459號(hào)公報(bào)；

專利文獻(xiàn)3：日本特開(kāi)2005-024370號(hào)公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于這種背景，本發(fā)明目的在于提供一種從測(cè)定對(duì)象物的點(diǎn)群數(shù)據(jù)中抽取其特征、自動(dòng)且短時(shí)間地生成三維形狀的技術(shù)。

權(quán)利要求1記載的發(fā)明是一種點(diǎn)群數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于，具備：非面去除部，從測(cè)定對(duì)象物的點(diǎn)群數(shù)據(jù)中去除非面區(qū)域的點(diǎn)；面標(biāo)注部，對(duì)于由所述非面去除部去除的點(diǎn)以外的點(diǎn)，將同一標(biāo)簽賦予同一面上的點(diǎn)；三維邊緣抽取部，基于由所述面標(biāo)注部區(qū)分的面彼此的交線和呈凸?fàn)顚⒚姘鼑耐拱€的至少一個(gè)，抽取三維邊緣；二維邊緣抽取部，從由所述面標(biāo)注部區(qū)分的面內(nèi)，抽取二維邊緣；和邊緣統(tǒng)合部，統(tǒng)合所述三維邊緣與所述二維邊緣。

根據(jù)權(quán)利要求1記載的發(fā)明，能夠從測(cè)定對(duì)象物的點(diǎn)群數(shù)據(jù)中抽取其特征，自動(dòng)且短時(shí)間地生成三維形狀。另外，所謂測(cè)定對(duì)象物的特征主要由構(gòu)成立體的三維邊緣與構(gòu)成平面和曲面(下面簡(jiǎn)稱為面)內(nèi)的圖案的二維邊緣構(gòu)成。三維邊緣是位置和方向不同的面彼此的交線和各面的外緣，二維邊緣是在同一面內(nèi)色濃度急劇變化的線或點(diǎn)。這里，三維邊緣構(gòu)成測(cè)定對(duì)象的輪廓線。所謂輪廓線是指為視覺(jué)上把握測(cè)定對(duì)象物的外觀所需的、形成該測(cè)定對(duì)象物的外形的線的集合體(outline：輪廓線)。具體地，彎曲的部分和曲率急劇變小的部分成為輪廓線。輪廓線不限于僅以外側(cè)輪廓的部分為對(duì)象，以凸?fàn)钔钩龅牟糠譃樘卣鞯木壍牟糠只蛞园紶钍者M(jìn)去的部分(例如溝構(gòu)造的部分)為特征的緣的部分也成為對(duì)象。由輪廓線可得到所謂線圖，能夠進(jìn)行容易把握對(duì)象物的外觀的圖像顯示。實(shí)際的輪廓線存在于面與面的邊界或邊緣部分，但在本發(fā)明中，這些部分因?yàn)樽鳛榉敲鎱^(qū)域從點(diǎn)群數(shù)據(jù)中去除，所以例如通過(guò)算出所區(qū)分的面彼此的交線或凸包線來(lái)求出輪廓線。

權(quán)利要求2記載的發(fā)明特征在于：在權(quán)利要求1記載的發(fā)明中，還具備法線算出部，求出以所述點(diǎn)群數(shù)據(jù)的各點(diǎn)為中心的局部平面，算出所述局部平面的法線。

根據(jù)權(quán)利要求2記載的發(fā)明，能夠基于點(diǎn)群數(shù)據(jù)的各點(diǎn)上的法線方向，抽取同一面上的點(diǎn)，按每個(gè)面區(qū)分點(diǎn)群數(shù)據(jù)的點(diǎn)。

權(quán)利要求3記載的發(fā)明特征在于：在權(quán)利要求2記載的發(fā)明中，還具備局部曲率算出部，求出所述法線的3個(gè)軸分量的標(biāo)準(zhǔn)偏差，得到所述標(biāo)準(zhǔn)偏差的平方和的平方根，從而算出局部曲率。

根據(jù)權(quán)利要求3記載的發(fā)明，能夠基于點(diǎn)群數(shù)據(jù)的各點(diǎn)上法線的差異(局部曲率)，去除非面區(qū)域的點(diǎn)。

權(quán)利要求4記載的發(fā)明特征在于：在權(quán)利要求3記載的發(fā)明中，所述非面去除部基于所述局部曲率，去除非面區(qū)域的點(diǎn)。

根據(jù)權(quán)利要求4記載的發(fā)明，能夠去除由于面的方向變化而產(chǎn)生的尖銳的三維邊緣、或由于局部曲率大的曲面而產(chǎn)生的平滑的三維邊緣、或包含噪音的非面區(qū)域的點(diǎn)。

權(quán)利要求5記載的發(fā)明特征在于：在權(quán)利要求2記載的發(fā)明中，所述非面去除部基于所述局部平面的擬合精度，去除非面區(qū)域的點(diǎn)。