[發(fā)明專利]一種帶邊界約束的散亂點云重構(gòu)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310717328.0
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN103679807A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 達(dá)飛鵬;劉超;律帥;吳佳;陳璋雯;王辰星
• 申請（專利權(quán)）人: 焦點科技股份有限公司
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 南京知識律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 張?zhí)K沛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計算機(jī)輔助設(shè)計領(lǐng)域，尤其是涉及一種帶邊界約束的散亂點云重構(gòu)方法。

背景技術(shù)

隨著計算機(jī)幾何技術(shù)的不斷發(fā)展，逆向工程作為一種產(chǎn)品設(shè)計再現(xiàn)技術(shù)已經(jīng)引起了各界的注意。由于現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)和激光掃描等技術(shù)飛速發(fā)展，點云數(shù)據(jù)已經(jīng)在計算機(jī)輔助設(shè)計和計算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域有了廣泛應(yīng)用。而曲面重構(gòu)是實現(xiàn)后續(xù)各項功能的基礎(chǔ)，是逆向工程研究的關(guān)鍵技術(shù)之一。

近年來，曲面重構(gòu)技術(shù)已經(jīng)有深入研究。針對三維散亂點云，目前主要存在兩種三角剖分算法：二維平面投影法和直接三維三角剖分。直接三角剖分的理論和算法都不完善，算法效率不高，并不太實用；目前應(yīng)用比較多的是二維平面投影法，但是對于點云邊界上的點，該算法可能會將并不相鄰的點構(gòu)成三角形，因此在邊界處無法很好地還原物體本來面貌。

三維散亂點云的曲面重構(gòu)具有廣泛的應(yīng)用前景，同時也是一個具有挑戰(zhàn)性工作，需要進(jìn)一步的深入研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提出了一種帶邊界約束的散亂點云重構(gòu)方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種帶邊界約束的散亂點云重構(gòu)方法，其步驟如下：

步驟1：利用圓柱面投影法，將原始三維散亂點云Pri_PointCloud映射到二維平面上，得到二維散亂點集Pri_Dot，建立起Pri_PointCloud和Pri_Dot之間的一一對應(yīng)關(guān)系；

步驟2：找到二維散亂點集Pri_Dot的最小包圍盒Box后，將最小包圍盒以一定的間距劃分成矩形柵格，具體步驟如下：

步驟2.1：遍歷二維散亂點集Pri_Dot，分別得到Pri_Dot中橫向和縱向最值，記為Xmax、Xmin、Ymax和Ymin；

步驟2.2：以點(Xmax,Ymax)、點(Xmin,Ymin)、點(Xmax,Ymin)和點(Xmin,Ymax)為頂點構(gòu)成一個矩形，該矩形即為最小包圍盒Box；

步驟2.3：以點(Xmin,Ymin)為起始頂點，從左到右自下而上將最小包圍盒Box分割成m×n個正方形柵格，每個正方形柵格的邊長為Gap，將每個柵格的頂點坐標(biāo)信息和柵格序號按照分割生成順序存入柵格集合Mesh中；

步驟2.4：根據(jù)坐標(biāo)位置關(guān)系，將二維散亂點集Pri_Dot中所有點劃分到對應(yīng)的柵格中后統(tǒng)計每個柵格內(nèi)是否含有Pri_Dot中的點，若柵格內(nèi)含有散亂點，則定義該柵格為有效柵格，否則定義為無效柵格，最小包圍盒外的部分均設(shè)置為無效柵格；

步驟3：對于每個有效柵格，判定其是否為邊界柵格，具體步驟如下：

步驟3.1：統(tǒng)計每個有效柵格上下左右四個相鄰柵格是否均為有效柵格；若是，則判定該柵格不是邊界柵格，若否，則判定該柵格為邊界柵格；

步驟3.2：對每個邊界柵格，進(jìn)一步確定它的邊界標(biāo)記；若它的左柵格為無效柵格，則該柵格為左邊界柵格，若它的上柵格與左柵格均為無效柵格，則該柵格為左上邊界柵格，依此類推；定義上邊界柵格的標(biāo)記為1，下邊界柵格的標(biāo)記為2，左邊界柵格的標(biāo)記為3，右邊界柵格的標(biāo)記為4，左上邊界柵格的標(biāo)記為5，左下邊界柵格的標(biāo)記為6，右上邊界柵格的標(biāo)記為7，右下邊界柵格的標(biāo)記為8；

步驟3.3：將每個邊界柵格的坐標(biāo)信息和其邊界標(biāo)記同時加入邊界柵格集合EMesh；

步驟4：遍歷邊界柵格集合EMesh，找出每個邊界柵格中的邊界點后根據(jù)映射關(guān)系得到三維散亂點云中的邊界點，具體步驟如下：

步驟4.1：構(gòu)造一個二維邊界點容器Edge_Vector_2D用于存放二維邊界點和一個點云邊界點容器Edge_Vector_3D用于存放散亂點云中的邊界點；

步驟4.2：任取一個邊界柵格，確定其邊界標(biāo)記，根據(jù)邊界標(biāo)記找出該柵格內(nèi)邊界點；若邊界標(biāo)記為1-4，在每個柵格內(nèi)找一次邊界點，以邊界標(biāo)記值為1時找上邊界點為例，沿x方向從左到右將邊界柵格平均劃分為G個矩形，找出每個矩形內(nèi)二維散亂點中y坐標(biāo)最大的點后將該點存入二維邊界點容器Edge_Vector_2D，邊界標(biāo)記值為2、3、4時找邊界點以邊界標(biāo)記值為1時找上邊界點為例；若邊界標(biāo)記為5-8，在每個柵格內(nèi)找兩次邊界點，以邊界標(biāo)記值為5時找左上邊界點為例，先仿照標(biāo)志值為1時找出上邊界點后再仿照標(biāo)志值為3時找出左邊界點后合在一起即為該柵格的邊界點，邊界標(biāo)記值為6、7、8時找邊界點以邊界標(biāo)記值為5時找左上邊界點為例；