[發(fā)明專利]一種利用可移動(dòng)空間網(wǎng)格精簡點(diǎn)云數(shù)據(jù)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410326078.2
• 申請(qǐng)日: 2014-07-10
• 公開（公告）號(hào): CN104183021B
• 公開（公告）日: 2017-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃明;王晏民;楊芳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京建筑大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T17/30
• 分類號(hào): G06T17/30
• 代理公司: 北京遠(yuǎn)大卓悅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11369
• 代理人: 史霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及點(diǎn)云數(shù)據(jù)精簡技術(shù)，特別涉及一種利用可移動(dòng)空間網(wǎng)格精簡點(diǎn)云數(shù)據(jù)的方法。?

背景技術(shù)

近年來，三維激光技術(shù)在測繪領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。然而由于通過掃描獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)具有冗余量大、存在誤差以及規(guī)則性弱等特點(diǎn)，直接處理原始點(diǎn)云將會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間和資源，因此一般在進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)的后處理之前都要進(jìn)行預(yù)處理工作，包括點(diǎn)云去噪、點(diǎn)云精簡、數(shù)據(jù)分塊等等。點(diǎn)云精簡是最為基本且非常重要的一步，同時(shí)也是逆向工程目前的研究熱點(diǎn)之一。?

點(diǎn)云精簡最初的一些方法只是簡單基于點(diǎn)之間距離、曲率、法向等原則，而目前點(diǎn)云精簡的方法主要集中在以下幾種典型方法：包圍盒法、基于幾何圖像精簡法、基于曲率精簡法、基于法向精度精簡法。?

國外很多學(xué)者早就在點(diǎn)云精簡這一領(lǐng)域探索出了很多解決方案。如Filip等人采用了包圍盒法來精簡點(diǎn)云數(shù)據(jù)，速度非常快，但只能用于處理均勻分布的點(diǎn)云；Alexa等人依據(jù)點(diǎn)云對(duì)最小二乘移動(dòng)曲面的影響程度這一權(quán)重來進(jìn)行點(diǎn)云的精簡，且通過重采樣保證了點(diǎn)云的密度，但其算法過程較為復(fù)雜；Chen.Y.H提出了先對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行三角網(wǎng)格化，通過精簡三角網(wǎng)格數(shù)量來減少點(diǎn)云數(shù)量的方法，但往往構(gòu)建三角網(wǎng)過程較繁雜。?

國內(nèi)學(xué)者針對(duì)點(diǎn)云精簡也有很多研究，張麗艷在用Riemann圖建立散亂測點(diǎn)間的k鄰近的基礎(chǔ)上，提出了簡化后數(shù)據(jù)集中點(diǎn)的個(gè)數(shù)、數(shù)據(jù)集中點(diǎn)的密度閾值及刪除一點(diǎn)引起的法向誤差的閾值這三種簡化準(zhǔn)則進(jìn)行點(diǎn)云的精簡，三種算法效率較高且精簡效果較好，但是較算法中的鄰近點(diǎn)個(gè)數(shù)K難以確定合適值；Xiao提出了一種非均勻點(diǎn)云的精簡算法，主要依據(jù)各點(diǎn)與KD-tree包圍球中心法向內(nèi)積的閾值進(jìn)行點(diǎn)云的精簡，算法達(dá)到的精簡效果?很好，但是KD-tree包圍球的半徑難以計(jì)算，且法向內(nèi)積計(jì)算量較大；王仁方等提出了基于幾何圖像的精簡算法和隨機(jī)采樣方法，精簡效率非常高，但容易丟失點(diǎn)云特征；倪小軍提出了一種特征保留的點(diǎn)云自適應(yīng)的精簡算法，將點(diǎn)云劃分為特征點(diǎn)和非特征點(diǎn)，保留特征點(diǎn)，而非特征點(diǎn)則通過計(jì)算自適應(yīng)精簡距離閾值進(jìn)行精簡處理，算法速度較快，能夠較好地保留點(diǎn)云中的幾何特征，但算法較依賴于點(diǎn)集的權(quán)重系數(shù)和初始設(shè)定的距離閾值。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)目前點(diǎn)云數(shù)據(jù)精簡中存在的不足，設(shè)計(jì)開發(fā)了一種利用可移動(dòng)空間網(wǎng)格精簡點(diǎn)云數(shù)據(jù)的方法。?

本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：?

一種利用可移動(dòng)空間網(wǎng)格精簡點(diǎn)云數(shù)據(jù)的方法，包括：?

步驟1、三維掃描儀采集被測對(duì)象的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，創(chuàng)建點(diǎn)云數(shù)據(jù)的第一外包盒，該第一包圍盒為點(diǎn)云數(shù)據(jù)的最小外包立方體或長方體；?

步驟2、給定二次空間網(wǎng)格在X軸、Y軸和Z軸方向上的邊長值，在第一外包盒中創(chuàng)建多個(gè)二次空間網(wǎng)格，將點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的所有點(diǎn)存儲(chǔ)到多個(gè)二次空間網(wǎng)格中，篩選出每個(gè)二次空間網(wǎng)格中權(quán)重值最大的點(diǎn)，濾除其他點(diǎn)；?

步驟3、平移第一外包盒，得到第二外包盒，且第二包圍盒包圍所有步驟2中篩選出的點(diǎn)；?

步驟4、在第二外包盒中創(chuàng)建多個(gè)三次空間網(wǎng)格，三次空間網(wǎng)格的大小與形狀和二次空間網(wǎng)格一致，將第二外包盒中的點(diǎn)存儲(chǔ)到多個(gè)三次空間網(wǎng)格中，篩選出每個(gè)三次空間網(wǎng)格中權(quán)重值最大的點(diǎn)，濾除其他點(diǎn)。?

優(yōu)選的是，所述的利用可移動(dòng)空間網(wǎng)格精簡點(diǎn)云數(shù)據(jù)的方法中，所述步驟1具體為：?

三維掃描儀采集被測對(duì)象的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，在點(diǎn)云數(shù)據(jù)中查找最大三維坐標(biāo)值的點(diǎn)，若存在，則取該點(diǎn)作為三維坐標(biāo)值最大的點(diǎn)，若不存在，則根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的點(diǎn)在X軸上的最大坐標(biāo)值、在Y軸上的最大坐標(biāo)值和在Z軸上的最大坐標(biāo)值，創(chuàng)建一個(gè)虛擬的三維坐標(biāo)值最大的點(diǎn)；在點(diǎn)云數(shù)據(jù)中查找最小三維坐標(biāo)值的點(diǎn)，若存在，則取該點(diǎn)作為三維坐標(biāo)值最小的點(diǎn)，若不存在，?則根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的點(diǎn)在X軸上的最小坐標(biāo)值、在Y軸上的最小坐標(biāo)值和在Z軸上的最小坐標(biāo)值，創(chuàng)建一個(gè)虛擬的三維坐標(biāo)值最小的點(diǎn)；依據(jù)最大三維坐標(biāo)值的點(diǎn)和最小三維坐標(biāo)值的點(diǎn)，創(chuàng)建第一外包盒。?

優(yōu)選的是，所述的利用可移動(dòng)空間網(wǎng)格精簡點(diǎn)云數(shù)據(jù)的方法中，所述步驟2具體為：?

S1、根據(jù)三維掃描儀的分辨率，結(jié)合工程實(shí)際需求，人工設(shè)定一次空間網(wǎng)格和二次空間網(wǎng)格在X軸、Y軸和Z軸方向上的邊長值，根據(jù)公式(1)分別計(jì)算出第一外包盒在Y軸方向和Z軸方向上包含一次空間網(wǎng)格的個(gè)數(shù)，?

其中，一次空間網(wǎng)格和二次空間網(wǎng)格形狀為立方體或長方體，?