[發明專利]一種基于射線原理的帶邊界保留的云數據精簡算法

有效

• 申請號: 201410360076.5
• 申請日: 2014-07-24
• 公開（公告）號: CN104361625B
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 王美麗;廖昌粟;張宏鳴;胡少軍;何東健;牛曉靜
• 申請（專利權）人: 西北農林科技大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于射線原理的帶邊界保留的云數據精簡方法，其特征在于，具體過程為：

步驟a，輸入點云數據，建立k-d樹以形成散亂點云之間的拓撲關系；

步驟b，利用點云數據生成包圍三維點云模型的立方體V_m，并將該立方體依據點云模型的中心點分為8個子立方體V_i，i＝0，1，…，7，將所有的數據點依據其空間所在位置進行歸類，歸入各自的子立方體中；

步驟c，依據點云模型子立方體，將立方體V_m的每一個面分為4個子平面，根據上述步驟b中的射線生成方法生成射線；

步驟d，設直線T上一點為M，直線外一點p，利用點p到直線T的距離公式s為直線T的方向向量，計算出子立方體V_i，i＝0，1，…，7中每個數據點到通過該立方體的每條射線之間的距離d_j，j＝0，1，2…，Max，Max為點云數量，并由數據點到中心點Mid之間的距離得出每個數據點相應的判斷閾值dis_j，j＝0，1，2…，Max，若d_j＜dis_j，則視為數據點需要被精簡；

步驟e，將所有在上述步驟d中被視為需要被精簡的數據點，進行邊界點判斷，若不是邊界點，則不作處理，否則將其視為不能被精簡；

步驟f，精簡完畢，輸出精簡后的三維點云模型；

在上述步驟b中，

根據兩點確定一條直線的原理，以三維點云模型的中心點作為所有射線的公共點，則只需要按一定規則生成射線另一點的坐標，就可以生成所有的射線；

步驟b1，生成一個最小的能夠包圍點云模型的立方體V_m，設該立方體的邊長為L，散亂點云在X、Y、Z軸方向的最大值和最小值分別為：X_max、Y_max、Z_max、X_min、Y_min、Z_min，則立方體邊長的計算方法如下：

L＝Max((X_max-X_min)，(Y_max-Y_min)，(Z_max-Z_min))(1)

L為邊長，(X_min，Y_min，Z_min)為一頂點，作立方體，并使其能夠完全包圍點云模型；

步驟b2，在立方體的6個平面上生成所需要的點，其中設某一與xoy面平行的平面分別平行于X軸和Y軸的兩邊為L1、L2，并且已知兩邊的端點分別為P1(x₁，y₁，z₁)、P2(x₂，y₂，z₂)和P2、P3(x₃，y₃，z₃)；

在上述步驟b2中，設閾值h，假設生成的點為p_k(x_k，y_k，z_k)，則生成點坐標計算方法如下：

x_k＝(k/h)×(x₁-x₂)+x₂ k＝0，1，2，…，h-1，h(2)

y_k＝(k/h)×(y₃-y₂)+y₂ k＝0，1，2，…，h-1，h(3)

z_k＝z₁＝z₂＝z₃ k＝0，1，2，…，h-1，h (4)

則每個平面上生成點的數量為(h-1)²，可生成(h-1)²+4條射線，由此可以通過調節閾值h的大小，以控制射線的數量，從而控制點云模型的精簡程度。

2.根據權利要求1所述的基于射線原理的帶邊界保留的云數據精簡方法，其特征在于，設定閾值Num，表示當檢測到某數據點為非邊界點時，其鄰近點中無需判斷便被視為非邊界點的點云數量，閾值Num可隨三維點云模型的數據量增大而增大，通過對比例系數e和閾值Num的結合控制。