[发明专利]一种基于点云的果实三维数字化方法

说明书

本发明公开了一种基于点云的果实三维数字化方法，包括如下步骤：1)采用便携式激光三维扫描仪获取果实点云数据；2)采用非局部分类，交互式阈值去噪并抽取；3)采用point‑octree，MLS拟合简化果实点模型；4)通过PCA属性计算，几何相似性递归增量抽取点云模型果实片；5)通过oriented‑splat成队配准和层次全局配准将果实点云模型配准；6)通过基于texton子采样的加权模板进行果实点云的纹理合成。该方法对生长中的真实果实进行三维重建，提出了适合果实点云特征的去噪、抽取、配准、直接纹理合成等方法和算法，弥补了当前点模型上直接合成纹理研究存在效果粗糙、编码效率低、存储空间大等不足。

技术领域

本发明属于三维数字化方法技术领域，具体涉及一种基于点云的果实三维数字化方法。

背景技术

三维数字化是通过人工获取物品的外形数据，将获得的数据信息进行加工拼接，通过建模的方式加以整理，将各个孤立的单视角三维数字模型无缝集成，经过贴图、渲染处理以后，形成三维数据文件。这其中建模是非常重要的一步，尤其是在面对这种大规模需要模型的三维数据，没有一个强大的团队很难实现。三维是将采集和经过运算分析后对数据的展示、表现。三维数据比二维数据更全面体现客观实际。三维数字模型与二维数字模型类似，都要具备最基本的空间数据处理能力，如数据获取、数据操纵、数据组织、数据分析和数据表现等。相比于二维数字模型，三维数据模型具有更多优势，目前在制造来领域已经广泛推广应用。但是，目前基于果实三维数字化方法还是从杂乱背景点云中提取3D水果形状，其计算量大、效率低、结果不准确。

发明内容

针对上述现技术中存在的问题与缺陷，本发明的目的在于提供一种计算量小、效率高、结果准确的基于点云的果实三维数字化方法。

实现上述发明目的所采用的技术方案是：一种基于点云的果实三维数字化方法，包括如下步骤：

步骤1：采用便携式激光三维扫描仪获取果实点云数据；

步骤2：采用非局部分类，交互式阈值去噪并抽取；

步骤3：采用point-octree，MLS拟合简化果实点模型；

步骤4：通过PCA属性计算，几何相似性递归增量(GSA)抽取点云模型果实片；

步骤5：通过oriented-splat成队配准和层次全局配准将果实点云模型配准；

步骤6：通过基于texton子采样的加权模板进行果实点云的纹理合成。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，步骤1中用便携式激光三维扫描仪获取果实点云数据的具体实现为：

步骤1.1：选择数据获取可行、能体现果实外观共性特征的苹果和梨2种果实样本作为获取点云数据的对象。

步骤1.2：采用便携式激光三维扫描仪通过摄影镜头微动、三维图像反求软件精确的计算出物体表面每一点的空间坐标(X,Y,Z)，并生成三维的(R,G,B) 的彩色数据。

进一步，步骤2中采用非局部分类，交互式阈值去噪并抽取果实形状的具体实现为：

步骤2.1：将步骤1中扫描得到的果实模型点云片根据其表面特征分为2 类，果实的蒂部周围表面和侧面点云片；

步骤2.2：对第一类点运片先采用全局相似性度量，再用最小包围球方法对局部丰富的细节进行去噪；

步骤2.3：对第二类先基于邻域内相似点的加权平均对离群点进行分类，再用mean-shift迭代将每一个采样点漂移到密度函数的局部最大值点进行去噪。

采用上述进一步方案的有益效果：快速、准确地从杂乱背景中抽取果实外形，避免了处理叶子和树干，使被处理的splats数量最小化。