[发明专利]骨架线引导的树状点云表面重建方法及装置

权利要求书

1.一种骨架线引导的树状点云表面重建方法，其特征在于，包括：

S1，从输入的点云数据中提取骨架线,具体包括：

S11，利用K近邻收缩方法对输入的点云数据进行收缩处理获得多个骨架点，按三维坐标顺序连接骨架点获得骨架线；

S12，将所述骨架线表示为无向无环图，所述骨架点为所述无向无环图中的节点；

S13，所述骨架点包括端骨架点、连接骨架点和分叉骨架点三种类型，则第i个骨架点v_i的类型T(v_i)为：

其中，deg(v_i)表示骨架点v_i的度，i为整数；

S2，在所述骨架线上的全部或部分骨架点处生成以骨架点为圆心的圆环，所述圆环所在平面与骨架线在所述圆环圆心处的切向量垂直；

圆环半径的获取过程包括：

设第i个骨架点v_i的圆环半径为r_i(v_i)，将第i个骨架点v_i到点云数据中第i个骨架点v_i的n个邻居数据点的欧式距离在骨架点v_i指向骨架点v_i的父节点的方向上的投影均值作为第i个骨架点v_i的圆环半径r_i(v_i)：

其中，表示坐标系原点指向骨架点v_i的向量，表示坐标系原点指向骨架点v_i的n个邻居数据点中的第j个数据点的向量，θ_j表示与之间的向量夹角，表示连线指向骨架点v_i的向量，骨架点为骨架点v_i的父节点，n为正整数，所述

S3，利用三角面片连接相邻圆环重建出树木网格模型。

2.如权利要求1所述的骨架线引导的树状点云表面重建方法，其特征在于，按照如下公式对圆环半径进行优化：

其中，表示第i个骨架点v_i的圆环半径的一次优化值；τ表示分枝收缩阈值；所述d_t(v_i)表示第i个骨架点v_i距离第i个骨架点v_i所在分枝的末端的欧式距离，所述表示骨架点v_i的子节点集合，表示子节点集合中编号为j'的子节点。

3.如权利要求2所述的骨架线引导的树状点云表面重建方法，其特征在于，所述圆环半径还应通过条件一或条件二进一步优化：

所述条件一为：其中，表示第i个骨架点v_i的圆环半径的二次优化值，表示第i个骨架点v_i的父节点圆环半径的一次优化值，V_i表示第i个骨架点v_i的父节点以及父节点迭代到根节点root的所有父节点构成的集合；v_i,j”表示集合V_i中编号为j”的父节点，表示集合V_i中编号为j”的父节点圆环半径的一次优化值；条件二：当第i个骨架点v_i为分叉骨架点时，若满足优化结束，若不满足逐次增大第i个骨架点v_i的圆环半径r_i(v_i)直到满足表示r_i(v_i)的3次方，表示第i个骨架点v_i的子节点集合中编号为j'的子节点，表示第i个骨架点v_i的子节点集合中编号为j'的子节点的圆环半径的3次方，ε表示第一阈值，ε＞0；表示第i个骨架点v_i的子节点集合。

4.如权利要求3所述的骨架线引导的树状点云表面重建方法，其特征在于，判断骨架点是否为根节点的方法为：

当所述骨架点为端骨架点，且所述骨架点在竖直方向的坐标为全部骨架点的竖直方向坐标中的最小值时，认为所述骨架点为根节点。