[发明专利]基于等级划分的复杂点云骨架提取方法及系统

权利要求书

1.一种基于等级划分的复杂点云骨架提取方法,其特征在于，包括以下步骤：

S1，对无序原始点云进行归一化处理，得到归一化后的无序点云，并对其进行重采样得到采样点；

S2，将所有采样点收缩到骨架点位置，对归一化后的点云基于骨架点提取初始骨架线，得到初始骨架线分支集合；

S3，对初始骨架线分支集合进行等级划分；

S4，对初始骨架线进行连通修补，修补顺序根据步骤S3中的等级划分结果逆序修补；

S5，对修补后的骨架线的连接位置拟合曲线，并改善补全位置的平滑性，完成云骨架提取。

2.根据权利要求1所述的基于等级划分的复杂点云骨架提取方法,其特征在于，步骤S3具体为：首先找到初始骨架线分支集合中的最长的单分支，并标记为第0级分支，划分到集合T₀；然后找到余下分支中符合分支等级划分函数和划分阈值的所有分支，划分到分支集合T₁，更新划分阈值，划分剩余分支；

每完成一次分支等级划分，更新划分阈值，将余下的分支中符合分支等级划分函数和当前划分阈值的所有分支划分到下一等级分支集合中，直到所有单分支完成分级，最终得到划分等级后的分支集合其中第一级分支为T₀，最后一级分支为T_|L|。

3.根据权利要求1或2所述的基于等级划分的复杂点云骨架提取方法,其特征在于，所述步骤S3包括如下步骤:

S3-1，计算初始骨架线分支集合中的任意单分支的长度其中，为初始骨架线分支集合，K为初始骨架线分支数量，表示分支上的骨架点，表示分支骨架点在分支中的下一个骨架点,m'为骨架线分支中骨架点的序号，M'_k是骨架线分支的骨架点集合；

S3-2，计算任意两个分支到之间的距离其中，ψ_α，ψ_ω分别为分支两端点到分支上的最近距离，和分别表示分支的首尾两个端点，表示分支上的骨架点；

S3-3，令分支等级划分集合找到初始骨架线分支集合中的最长的单分支令分支集合T＝T∪T₀，完成初始划分；

S3-4，对于后续的分支按如下方式划分：

其中表示分支的等级划分函数值，ω₁、ω₂均为权重值，且ω₁+ω₂＝1，θ是快速衰减平滑函数,表示离分支距离度量最近，且已经被划分到集合T_l-1的分支，δ_l为等级划分函数阈值，l＝1，2，3...，每一轮划分，遍历所有未划分等级的分支每完成一轮划分后更新T＝T∪T_l，若更新δ_l+1＝ωδ_l,ω∈[0,1)，直到即所有的分支都完成了等级划分，得到中所有分支的等级划分。

4.根据权利要求1所述的基于等级划分的复杂点云骨架提取方法,其特征在于，对初始骨架线进行连通修补时，从下级分支向上级分支逆序依次进行修补，直到修补到第0级分支，每完成两个等级分支的修补后，将修补后生成的连通分支划分到所述两个等级中的上级分支集合中，最后得到完整的骨架线的分支集合。