[發明專利]一種三維點法向量的計算方法

無效

• 申請號: 201210232462.7
• 申請日: 2012-06-28
• 公開（公告）號: CN103514354A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 周波;何鳴;韓娜;劉文強
• 申請（專利權）人: 黑龍江科技學院
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本項技術屬于三維物體表面輪廓測量領域。?

背景技術

點的法向量是點云的一個重要屬性，高質量的點云繪制主要依賴于點的法向量，許多表面重建算法也需要借助于點的法向量。由于點云數據的非結構化特性，點與點之間不具有結構關系，因此，在計算點的法向量的過程中，首先在點云中尋找點的K個鄰近點，再由鄰近點擬合平面，將平面的法向量作為點的法向量。其中尋找鄰近點的過程需要耗費大量的計算時間。?

發明內容

本項發明中，法矢量的計算不是從已經失去了結構化信息的點云出發，而是從光學三維輪廓測量中的視差圖出發。視差圖存儲在M行N列的二維數組A中，A中的元素是視差，由每個視差計算所得的三維點的三個分量X、Y、Z分別存儲在與該視差相對應的三個M行N列的二維數組X、Y、Z中，對二維數組X、Y、Z采用模板法取得三維點B的K個鄰近點，由B的K個鄰近點擬合平面，將平面的法向量作為B點的法向量。本項技術利用了視差圖中的結構信息，計算三維點的法向矢量，大大提高了法向矢量的計算速度，通過調整模板的范圍，就可以調整鄰近點數，從而獲得不同質量的法向矢量。?

具體實施方式

在投射面結構光的光學三維輪廓測量技術中，三維點云數據是基于視差圖生成的。視差圖在計算機中表示為M行N列的二維數組，由于物體表面的不連續和遮擋原因，視差圖中會有部分數據數據缺失，基于視差圖，可以生成M*N個三維點，三維點的三個分量分別存儲在M行N列的三個數組X，Y，Z中，對應于視差圖缺失部分，在X，Y，Z三個數組中可以用特殊數字8192.00表示。?

采用5*5的模板M行N列的X數組上滑動，在X，Y，Z三個數組中取出模板范圍內的25個三維點，通過判斷X分量的數據是否為8192.00可以判定該點是否為數據缺失點，原則上通過不在一條直線上的三個點都可以擬合平面，求取法向量，為提高法向量計算的質量，設定缺失數據不允許超過12個，超過限定值，則不計算該點的法向量。剔除數據缺失點后，用剩余的點建立協方差矩陣M，對M進行特征值分解，對應于M的最小特征值的特征向量，即為該點的法向量。?