[发明专利]基于海量点云的曲面增量拓扑重建方法在审
申请号: | 201710540395.8 | 申请日: | 2017-07-05 |
公开(公告)号: | CN107610228A | 公开(公告)日: | 2018-01-19 |
发明(设计)人: | 孙殿柱;薄志成;李延瑞;徐昭 | 申请(专利权)人: | 山东理工大学 |
主分类号: | G06T17/10 | 分类号: | G06T17/10 |
代理公司: | 暂无信息 | 代理人: | 暂无信息 |
地址: | 255086 山东省淄*** | 国省代码: | 山东;37 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 基于 海量 曲面 增量 拓扑 重建 方法 | ||
1.一种基于海量点云的曲面增量拓扑重建方法,其特征在于,步骤依次为:(1)利用R*树构建输入点集S的空间索引并将S中样点状态初始化为自由点;(2)选取点集S中x坐标值最大的样点p0作为初始点;(3)求取p0的局部样本λ(p0)并对该样本进行局部重建,得到初始重建网格D(λ(p0));(4)提取D(λ(p0))的波前环并将其向λ(p0)的最小二乘拟合微切平面投影,调整投影点连接次序使之与p0的法向满足右手螺旋准则,进而确定波前环环向,并将D(λ(p0))添加到重建网格面片集合Q中;(5)遍历波前环链表,获取首个非边界样点标记的波前点pr,若pr不存在,执行(9),否则执行(6);(6)求取pr的k邻域点集,剔除其中标记为饱和点的样点,若剩余点集为空,则将pr标记为边界点,执行(8);否则对剩余点集进行扩增并将扩增后点集作为波前局部样本λ(pr);(7)对λ(pr)进行局部重建,将获得的波前重建网格D(λ(pr))添加到Q中,然后根据文献[8]中波前环的扩张、分裂方法更新波前环;(8)重复(5)至(7);(9)对重建网格面片集合Q进行法向一致化处理,曲面重建完成。
2.根据权利要求1所述的基于海量点云的曲面增量拓扑重建方法,其特征在于:在步骤(3)中,局部样本求取过程中需添加辅助点,具体方法是:(1)对样点p进行初次kη邻域搜索,所得近邻点集作为初始局部样本λ(p);(2)再次对p进行kζ邻域搜索,获得(3)提取任一点若则λ(p)←λ(p)∪{pi};在上述局部样本扩增过程中,添加到λ(p)中的样点即为辅助点。
3.根据权利要求1所述的基于海量点云的曲面增量拓扑重建方法,其特征在于步骤(3)中,依据曲面局部平坦程度,选用三维Delaunay网格剖分算法和二维投影剖分算法分别对尖锐特征区域和平坦区域进行局部重建,具体方法为:(1)构建λ(p)的参考平面F;(2)计算λ(p)中样点至参考平面F距离的均方根N为λ(p)中样点数量,若dRMS小于阈值ω,则可判定λ(p)共面,执行(3);否则执行(4);(3)将λ(p)向平面F投影,对投影点集进行二维Delaunay剖分,并依据剖分结果确定原始局部样本λ(p)中各样点间连接关系,输出剖分的局部重建网格,局部重建完成;(4)对λ(p)进行三维Delaunay剖分,获得三角面片集合D(λ(p))并求出对应的Voronoi图V(λ(p));(5)对λ(p)中的每一个样点,求出其所在Voronoi单元中的极点,样点到极点的向量np作为该点的法向量;(6)对D(λ(p))中任一面片Ti进行Cocone检测,若检测未通过,则将Ti从D(λ(p))中删除,否则不进行任何操作;(7)对通过检查的三角面片集合D(λ(p)),作进一步的流形提取,并输出局部重建网格,局部重建完成;在步骤(6)中,对面片Ti的Cocone检测算法如下:(1)检测Ti顶点中是否存在辅助点,若存在,则该面片未通过检测,程序结束,否则执行步骤(2);(2)获取面片Ti对偶Voronoi边的端点v1、v2,对任一顶点pj,求解向量pjv1和pjv2与点pj所在平面的法向npj的夹角θ1和θ2,其中θ1←∠(pjv1,npj),θ2←∠(pjv2,npj);(3)计算θ1和θ2与点pj的Cocone区域的交集是否为空,若Ti任一顶点计算结果均不为空,则该面片通过Cocone检测,否则Ti未通过;对λ(p)构建参考平面F时,若λ(p)为首次获取的局部样本,则F可通过任取该样本中不共线的三点来确定,否则根据获取该样本的特定样点p及其法向来构建F。
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