[發明專利]一種核外多分辨率點云表示方法及點云顯示方法

有效

• 申請號: 202011149300.8
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112215951B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 孫志剛;鄧世恒;肖力;王卓
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T19/20
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

本發明公開了一種核外多分辨率的點云表示方法及點云顯示方法，屬于數據處理技術領域，包括：(S1)將待表示的點云作為待處理點云，轉入(S2)；(S2)求解待處理點云的局部特征點F_i及密度ρ_i；若特征點的個數為零，則轉入(S6)；否則，按照計算(S3)按照T_i對待處理點云進行采樣，得到采樣點云，作為樹的根節點；(S4)按照最小外接立方體將剩余點云等分為N個區域，每個區域用于構造一棵子樹；(S5)若達到預設的分割深度，則轉入(S6)；否則，將每個區域中的點云分別作為一個待處理點云，并轉入(S2)；(S6)在所有待處理節點處理結束時，將完整樹結構作為表示模型并存儲。本發明能夠解決點云加載時間長、內存占用高導致渲染卡頓的問題。

技術領域

本發明屬于數據處理技術領域，更具體地，涉及一種核外多分辨率點云表示方法及點云顯示方法。

背景技術

近年來，三維激光技術發展迅速，在許多領域得到了廣泛的應用，在逆向工程，自動駕駛，文物保護，地質勘探和電影游戲特效中展現出了強大的應用價值。要表現更加精細化的細節和更加復雜的幾何特征結構，就需要數量更多的點云。三維點云是在同一空間參考系下通過測量儀器得到的表達空間分布和表面特征的海量點空間坐標的集合，對于大規模點云的獲取和顯示，由于計算機存儲的限制，往往導致渲染時間的延長和高內存占用率，用戶感知效果變差。基于顯示窗口的平面特性和人眼觀察不同距離的物體感知，通過一些技術手段簡化降低模型的復雜程度，減少一次性加載的數據量，對于大規模點云的顯示具有重要意義。

out-of-core(核外)是一種內外存加載技術，當數據量太大不能全部放入主內存的時候，采取多次加載的策略，即根據顯示需要，通過增加外存空間的代價，換取加載速度的提升和內存使用的降低。

基于核外處理技術，針對點云加載資源消耗過高的問題，現有的解決方法主要有建立點云八叉樹結構的方法，這樣的方法在解決點云資源消耗過高的問題的同時，存在一些其他的問題。有些八叉樹方法只是將點云迭代劃分成多個局部點云，便于只加載其中一部分，但層與層之間并沒有進行采樣處理，如圖1所示；有些八叉樹方法采用均勻采樣，但是實際情況下，有些點云在特征點附近密度較大，特征明顯，平坦區域密度較小，如果使用均勻采樣，加載時便不能凸顯點云的主要特征，從而影響顯示效果。

總體而言，現有的點云表示及顯示方法，不能很好地應對計算機存儲的限制，用戶感知效果差。

發明內容

針對現有技術的缺陷和改進需求，本發明提供了一種核外多分辨率點云表示方法及點云顯示方法，其目的在于，解決大規模點云加載時間長、內存占用高導致渲染卡頓的問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種核外多分辨率點云表示方法，包括如下步驟：

(S1)將待表示的點云作為待處理點云，并轉入步驟(S2)；

(S2)求解待處理點云的局部特征點F_i和各局部特征點周圍的密度ρ_i；若待處理點云的局部特征點的個數為零，則對待處理點云的處理結束，轉入步驟(S6)；否則，按照計算距離閾值T_i；L表示待處理點云的最小外接立方體的邊長，r表示預設的比例因子；

(S3)按照距離閾值T_i對待處理點云進行采樣，得到采樣點云，將采樣點云作為用于表示待處理點云的樹的根節點；

(S4)從待處理點云中剔除采樣點云，得到剩余點云，按照最小外接立方體將剩余點云等分為N個區域，每個區域中的點云用于構造根節點的一棵子樹；

(S5)若分割深度達到預設的深度閾值，則對待處理點云的處理結束，轉入步驟(S6)；否則，將劃分得到的每個區域中的點云分別作為一個待處理點云，并轉入步驟(S2)；

(S6)在所有待處理點云均處理結束時，將所構造的完整的樹結構作為待表示的點云的表示模型并進行存儲；