[发明专利]一种基于星形假设的点云快速渐进式重建方法

摘要

本发明公开了一种基于星形假设的点云快速渐进式重建方法，不仅能鲁棒、快速重建出紧密包围点云、水密无自交且表面光滑的三维模型，同时对于局部增删点云、移动中心点等输入变化，亦能实现快速重建。该方法包括：动态地采集重建对象的重建模型的点云；构建初始球面模型；将点云投影到初始球面模型的球面并得到对应的投影点，并计算与该投影点距离最近的网格顶点；计算每个网格顶点的目标位置初始球面模型根据目标位置进行变形得到类星形模型；构建光滑且紧密包围点云的星形网格约束；重新计算网格顶点的坐标，类星形模型进一步变形得到星形模型；继续输入新点云，更新上述星形模型的球心并对星形模型继续重建，得到重建对象的重建模型。

主权项

1.一种基于星形假设的点云快速渐进式重建方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一，采集或提供重建对象内部的点云；步骤二，根据所述点云，构建初始球面模型并划分具有N个顶点的三角形网格，对每个所述三角形网格的顶点配置一个大顶堆，利用全部所述顶点构造K‑D树；其中，所述初始球面模型包括球心O和球半径R；步骤三，将每一个所述点云中的点，沿径向方向投影到所述初始球面模型的球面并得到对应的投影点，基于所述K‑D树计算与所述投影点距离最近的所述网格顶点，并将该点绑定在所述距离最近的网格顶点处的所述大顶堆上；其中，所述径向方向为所述球心O指向所述点云的矢量；步骤四，根据所述点云计算每个所述网格顶点沿径向方向的目标长度ri，并根据所述目标长度更新所述初始球面模型的形状，从而得到类星形模型；其中，如果绑定在所述网格顶点的点云集合则r_i＝max||p_j‑O||，否则，r_i＝R；其中，i∈N，j∈N，N为≥1000的正整数；步骤五，针对所述类星形模型，构建光滑且紧密包围所述点云的星形网格约束h:S→R，即，h＝arg min∑i||Δ(ri+hi)||2+ω∑i||hi||2其中，h是所述网格顶点在径向方向上相对于所述初始球面模型的网格顶点的偏移量构成的向量，hi是第i个所述网格顶点的偏移量，并且hi≥0，ω是用于控制包围所述点云的紧密程度的权重且ω＞0，Δ是球面拉普拉斯算子；步骤六，根据所述h更新所述网格顶点的坐标得到星形模型，和步骤七，继续渐进式地采集或提供所述重建对象内部的额外点云，并更新所述星形模型的所述球心O的位置；然后重复所述步骤三～六，得到所述重建对象的重建模型。