[发明专利]一种海量三维激光点云压缩存储及快速加载显示方法

说明书

技术领域

本发明涉及三维激光测量技术领域，具体是一种海量三维激光点云压缩存储及快速加载显示方法。

背景技术

目前三维激光测量技术正在被广泛应用于测绘领域，可以快速采集获取地物表面三维激光点云，三维激光扫描根据载体不同，可以划分为地面站、车载、机载和背包等形式；三维激光扫描仪在移动载体上可以连续扫描测量沿途两侧空间地理要素，获取海量的三维激光点云，目前主流的激光扫描仪如RIEGL、Z+F、Faro及国内的中海达HS300等，可以每秒采集获取30-100万点云；三维激光扫描仪采集获取的点云通常包含三维坐标、强度、时间和颜色等信息，后处理还包括分类信息。点云浏览显示通常包含按高程渲染、按强度渲染、按真彩色渲染、按分类渲染，不同渲染方式对应加载点云属性信息不同；三维激光测量技术的发展与应用的同时，另一方面又伴随着海量点云数据存储与快速显示的问题，目前国内外激光扫描仪厂商配套软件都普遍存在以下问题：占用内存大、首次加载过程缓慢、显示浏览不顺畅、无法连续处理编辑海量点云、数据存储占用空间大；以上问题的存在，在一定程度上制约了三维激光点云预处理及后续加工生产应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能解决点云编辑问题，实现海量三维激光点云压缩存储及快速加载显示方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种海量三维激光点云压缩存储及快速加载显示方法，包括以下内容：

1)激光点云高度压缩存储方法

1.1)点云数据总体结构：

a.整体由若干层级别构成，从低到高，0级是最详细原始数据，高等级由低等级数据抽稀构成，每一级别对应不同显示比例尺；

b.坐标、强度、时间合并文件存储，颜色、分类单独文件存储；

c.数据文件按级别顺序存储，0,1,2...n；

d.每一级别按坐标、强度、时间顺序存储；

e.颜色数据，通过与点云配准后的影像对点云进行着色后生成；

f.除分类数据无压缩外，其他数据都压缩存储，压缩算法采用FastAC；

g.选择、删除编辑标记信息存放在分类中；

1.2)块集、块、包组织关系：

a.每一级内部包括三级索引：块集、块、包，块集包含块，块包含包；

b.编号从左到右，从下到上，从低到高；

c.分块采用2×2×2裁切，默认块集边长64，1块集包含2×2×2块，1块包含2×2×2包；

d.每层三级索引分块需均衡，每数据包最大存储1M数据，每个数据包索引包含格网划分规则、点数、范围、坐标、强度、时间、颜色和分类数据地址信息；

2)数据压缩存储实现方法

2.1)xyz坐标采用网格相对坐标，每个坐标值采用2个字节表达，在保证坐标精度为0.001m情况下，网格边长约设为64m；

2.2)强度属性采用1个字节，表达范围0-255；

2.3)时间属性采用2个字节，精度为1/128秒情况下，表达范围0-511秒；

2.4)颜色属性采用2个字节，红色5bit、绿色6bit、蓝色5bit，即R5G6B5，RGB和R5G6B5转换方法如下：

(a)RGB转R5G6B5(u16)((color&0x00F80000)>>8|

(color&0x0000FC00)>>5|

(color&0x000000F8)>>3)；

(b)R5G6B5转RGB0xFF000000|

((color&0xF800)<<8)|

((color&0x07E0)<<5)|

((color&0x001F)<<3)；

2.5)采用1个字节表达分类编辑属性，其中选择标记1bit、删除标记1bit、分类属性5bit，保留属性1bit，分类表达范围0-31；

其中，坐标、强度、时间属性无需编辑，物理上采用FastAC压缩存储，颜色属性着色时动态生成，并且压缩存储，唯独分类编辑属性不压缩；

3)激光点云快速加载显示方法

a.打开读取点云数据文件，从文件头获取点云范围、数据量等信息，根据屏幕窗口大小及点云范围计算初始全图显示比例尺；