[發明專利]一種基于點云的果實三維數字化方法

有效

• 申請號: 201811419634.5
• 申請日: 2018-11-26
• 公開（公告）號: CN109544681B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 楊會君;王志垚;謝君琳;馬善鵬;王瑞萍;王昕;王竟宇;馬明躍;張鵬丹;韓旭;沐華艷;毛豐;鐘健鵬;姜志鵬;江旭;宋宇
• 申請（專利權）人: 西北農林科技大學;安徽大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T3/00;G06T7/11;G06T5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于點云的果實三維數字化方法，包括如下步驟：1)采用便攜式激光三維掃描儀獲取果實點云數據；2)采用非局部分類，交互式閾值去噪并抽取；3)采用point?octree，MLS擬合簡化果實點模型；4)通過PCA屬性計算，幾何相似性遞歸增量抽取點云模型果實片；5)通過oriented?splat成隊配準和層次全局配準將果實點云模型配準；6)通過基于texton子采樣的加權模板進行果實點云的紋理合成。該方法對生長中的真實果實進行三維重建，提出了適合果實點云特征的去噪、抽取、配準、直接紋理合成等方法和算法，彌補了當前點模型上直接合成紋理研究存在效果粗糙、編碼效率低、存儲空間大等不足。

技術領域

本發明屬于三維數字化方法技術領域，具體涉及一種基于點云的果實三維數字化方法。

背景技術

三維數字化是通過人工獲取物品的外形數據，將獲得的數據信息進行加工拼接，通過建模的方式加以整理，將各個孤立的單視角三維數字模型無縫集成，經過貼圖、渲染處理以后，形成三維數據文件。這其中建模是非常重要的一步，尤其是在面對這種大規模需要模型的三維數據，沒有一個強大的團隊很難實現。三維是將采集和經過運算分析后對數據的展示、表現。三維數據比二維數據更全面體現客觀實際。三維數字模型與二維數字模型類似，都要具備最基本的空間數據處理能力，如數據獲取、數據操縱、數據組織、數據分析和數據表現等。相比于二維數字模型，三維數據模型具有更多優勢，目前在制造來領域已經廣泛推廣應用。但是，目前基于果實三維數字化方法還是從雜亂背景點云中提取3D水果形狀，其計算量大、效率低、結果不準確。

發明內容

針對上述現技術中存在的問題與缺陷，本發明的目的在于提供一種計算量小、效率高、結果準確的基于點云的果實三維數字化方法。

實現上述發明目的所采用的技術方案是：一種基于點云的果實三維數字化方法，包括如下步驟：

步驟1：采用便攜式激光三維掃描儀獲取果實點云數據；

步驟2：采用非局部分類，交互式閾值去噪并抽取；

步驟3：采用point-octree，MLS擬合簡化果實點模型；

步驟4：通過PCA屬性計算，幾何相似性遞歸增量(GSA)抽取點云模型果實片；

步驟5：通過oriented-splat成隊配準和層次全局配準將果實點云模型配準；

步驟6：通過基于texton子采樣的加權模板進行果實點云的紋理合成。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，步驟1中用便攜式激光三維掃描儀獲取果實點云數據的具體實現為：

步驟1.1：選擇數據獲取可行、能體現果實外觀共性特征的蘋果和梨2種果實樣本作為獲取點云數據的對象。

步驟1.2：采用便攜式激光三維掃描儀通過攝影鏡頭微動、三維圖像反求軟件精確的計算出物體表面每一點的空間坐標(X,Y,Z)，并生成三維的(R,G,B) 的彩色數據。

進一步，步驟2中采用非局部分類，交互式閾值去噪并抽取果實形狀的具體實現為：

步驟2.1：將步驟1中掃描得到的果實模型點云片根據其表面特征分為2 類，果實的蒂部周圍表面和側面點云片；

步驟2.2：對第一類點運片先采用全局相似性度量，再用最小包圍球方法對局部豐富的細節進行去噪；

步驟2.3：對第二類先基于鄰域內相似點的加權平均對離群點進行分類，再用mean-shift迭代將每一個采樣點漂移到密度函數的局部最大值點進行去噪。

采用上述進一步方案的有益效果：快速、準確地從雜亂背景中抽取果實外形，避免了處理葉子和樹干，使被處理的splats數量最小化。