[發明專利]一種水下地形點云數據轉換為OBJ三維模型的方法

有效

• 申請號: 202110785969.4
• 申請日: 2021-07-12
• 公開（公告）號: CN113487736B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 汪詩奇;郜士彬;李德光;徐儒林;任威;沈宗覬;王康;王哲;保振永;肖勝昌
• 申請（專利權）人: 中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G06T17/20
• 代理公司: 昆明盛鼎宏圖知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 53203
• 代理人: 王輝

本發明涉及水下點云數據處理及三維建模技術領域，具體是一種水下地形點云數據轉換為OBJ三維模型的方法。本發明的方法，首先獲取由水下地形測量系統得到的原始水下地形點云數據集Ds，然后將其轉換為具有真實地理坐標的地形點云數據，再構建規則格網DEM模型，最后將規則格網DEM模型轉換為OBJ三維模型并保存，實現了水下地形點云數據到OBJ三維模型的轉換。本發明的方法設計合理，具有自動化程度高、效率高、準確性好、成本低等特點。

技術領域

本發明屬于水下點云數據處理及三維建模技術領域，具體是一種水下地形點云數據轉換為OBJ三維模型的方法。

背景技術

在水下地形點云數據處理中，通常只需要得到水下地形的DEM模型(柵格模型或者等高線模型)成果。再結合岸上地形測量結果，綜合得到一副完整的地形圖產品。從產品形式來講，地形圖仍然只是二維產品。

隨著無人機傾斜攝影測量技術的快速發展，傾斜實景三維模型逐漸成為三維產品提交的主要形式之一，人們對三維產品的需求也變得越來越大。因此，水下地形測量的成果也有必要形成三維產品。

OBJ格式的三維模型主要包含頂點坐標信息、紋理坐標信息、法向量信息、面索引信息等，文件結構簡單，使用非常廣泛。因此，本發明采用OBJ格式作為三維模型的成果格式。

發明內容

本發明的目的是解決目前水下地形測量產品提交存在的不足的問題，提出一種水下地形點云數據轉換為OBJ三維模型的方法。

一種水下地形點云數據轉換為OBJ三維模型的方法，包括以下步驟：

步驟1，獲取由水下地形測量系統得到的原始水下地形點云數據集Ds；

步驟2，通過數據預處理(歸位計算、坐標轉換等)，得到具有真實地理坐標的地形點云數據；具體步驟為：

(1)遍歷點云數據集Ds中各點，利用相關參數數據(聲速剖面數據、姿態參數等)進行歸位計算，得到船體坐標系下的各點坐標數據；

(2)利用導航定位數據以及船體坐標系與地理坐標系間的轉換關系進行坐標轉換，從而得到具有真實地理坐標的地形點云數據集Dr。

(3)重復過程(1)和(2)，直到所有點都計算完畢。

步驟3，構建規則格網DEM模型；具體步驟為：

(1)設定DEM格網尺寸d和格網范圍(MinX，MinY，MaxX，MaxY)，創建一個規則格網；

(2)遍歷規則格網的各個結點；

(3)從點云數據集Dr中搜索出以當前結點為圓心，半徑為d/2范圍內的點云數據集Dc，如果Dc中只包含一個點數據，則將該點高程賦給當前結點；如果Dc中數據點大于1，則將Dc內所有數據點高程的平均值賦給當前結點；如果Dc為空，則將當前結點標記為無效結點；

(4)重復過程(2)～(3)，直到所有格網結點遍歷完畢。

步驟4，將規則格網DEM模型轉換為OBJ三維模型并保存。具體步驟為：

(1)將規則格網DEM的每個格網以一條對角線進行剖分；

(2)遍歷格網結點，提取出所有的有效結點，作為OBJ三維模型的頂點數據集V{V|v_i(x_i,y_i,z_i)∈V}；

(3)遍歷所有的三角形，找出三角形的三個頂點在數據集V中的索引(從1開始)，構建面索引數據集F{F|f_i(v_i,v_j,v_k)∈F且v_i∈V，v_j∈V，v_k∈V}；