本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種支持套索的大規(guī)模點云選擇方法，包括步驟：用戶旋轉(zhuǎn)點云模型至合適方位后草繪套索多邊形，圈選目標(biāo)區(qū)域；對輸入套索形狀，構(gòu)建矩形覆蓋并分別賦以內(nèi)部、外部、邊界屬性，并將組成套索多邊形的所有線段嵌入矩形單元中；建立輸入點云模型的八叉樹層次結(jié)構(gòu)；利用矩陣覆蓋與八叉樹節(jié)點投影凸包之間的包含關(guān)系，進行點在多邊形內(nèi)的測試。本發(fā)明專利技術(shù)利用投影八叉樹節(jié)點單元與多邊形矩形覆蓋之間的包含關(guān)系剔除大部分點在多邊形內(nèi)的測試，因而能夠提升掃描點云區(qū)域選擇的效率。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及逆向工程
，特別涉及。
技術(shù)介紹
當(dāng)前，逆向工程中最普遍的應(yīng)用模式是利用基于光學(xué)原理的掃描設(shè)備快速測量零件或模具外表面形成點云數(shù)據(jù)，從中提取幾何特征進而重建多邊形或NURBS曲面。隨著掃描硬件精度的提升，原始掃描數(shù)據(jù)較好地逼近了物理模型的曲面形態(tài)，通常無需進行點云去噪濾波。但是，刪減處理始終是不可或缺的關(guān)鍵預(yù)處理步驟。首先，根據(jù)被測物體的擺放方式，掃描點云中通常會不可避免地包含如墻面、支撐物等非目標(biāo)背景數(shù)據(jù)；或者用戶只希望保留目標(biāo)模型中的一部分數(shù)據(jù)進行分析，解決這一問題需設(shè)計能夠高效并靈活指定大規(guī) 模點云中待刪除區(qū)域的選擇算法。目前,在逆向工程應(yīng)用領(lǐng)域中多使用Geomagic (參見Geomagic studio. GeomagicStudio user’ s gde . Geomagic studio, 2008)、Rapidform(參見 Inus Technology.RapidForm2004user gde and tutorial . Korea Inus Technology Inc, 2004)等商業(yè)軟件進行上述刪減處理，相關(guān)算法并沒有公開。在圖像處理中選擇目標(biāo)區(qū)域最為常用的方式是套索，從點云中選擇數(shù)據(jù)相較于圖像區(qū)域選擇，其難度在于空間分布復(fù)雜、數(shù)據(jù)規(guī)模巨大。由于常用計算機輸入方式是二維指針設(shè)備，二維套索仍然是點云區(qū)域選擇最直觀的方式。除商業(yè)軟件外，研究領(lǐng)域通常使用簡單空間形體完成點云選擇(參見Weyrich T7PaulyM，Heinzle S，Keiser R，Scandella S，Gross M. Post-processing of scanned 3D surfacedata//Proceedings of Eurographics Symposium on Point-Based Graphics. NewYork ACM Press,2004 :85-94)。點云選擇算法涉及如何判斷采樣點在視平面上的投影與套索多邊形之間的包含關(guān)系，Eric (參見 Haines Eric. Point in polygon strategies, graphics gems IV.Academic Press, 1994)總結(jié)了若干經(jīng)典的點在多邊形內(nèi)測試方法,包括射線求交、角度和、三角形扇等算法。在地理信息與圖形學(xué)領(lǐng)域，目標(biāo)應(yīng)用通常需實時測試大規(guī)模數(shù)據(jù)，經(jīng)典方法無法滿足速度指標(biāo)，后續(xù)研究采用基于區(qū)域分解的分治策略進行優(yōu)化。Li (參見Li J, Wang ff, Wu E.Point-in-polygon tests by convex decomposition. Computers&Graphics，2007，31⑷636-648)分解多邊形為凸子域，將點在任意多邊形內(nèi)測試轉(zhuǎn)換為更為簡單的點在凸多邊形內(nèi)測試。Zali(Zalik B, Kolingerova I. A cell-basedpoint-in-polygon algorithm stable for large sets of points. Computers &Geosciences, 2001, 27 (10) :1135-1145)等人將多邊形所在區(qū)域分解為均勻單元格并賦予內(nèi)、外、邊界屬性，首先進行簡單的點在單元格內(nèi)測試，最后僅對包含于邊界單元格的點進行完整測試。Yang(參見 Yang S, Yong J H, Sun J, Gu H, Paul J C. A point-in-polygonmethod based on a quasi-closest point. Computers & Geosciences,2010,36 (2)205-213)等人利用近似最近點概念提高了均勻單元格方法的精度。這些方法大都僅注重分解或降低多邊形復(fù)雜性，然后進行逐個單點測試，計算量大
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供了，以解決逐個單點進行點在多邊形內(nèi)的測試計算量大的間題，通過草繪套索多邊形，剔除大部分點在多邊形內(nèi)的判斷，提升掃描點云區(qū)域選擇的效率。—種支持套索的大規(guī)模點云選擇方法，包括步驟(I)用戶旋轉(zhuǎn)點云模型至合適圈選目標(biāo)點云的方位后草繪套索多邊形，圈選目標(biāo)點云；(2)對草繪的套索多邊形，構(gòu)建矩形覆蓋，并對組成矩形覆蓋的每個矩形單元分別賦以內(nèi)部、外部、邊界屬性，將組成套索多邊形的所有線段嵌入矩形單元中；(3)建立點云模型的八叉樹層次結(jié)構(gòu)，將八叉樹投影到與視線方向垂直的平面上；(4)利用矩形覆蓋與八叉樹節(jié)點投影凸包之間的包含關(guān)系，剔除投影不在具有邊界屬性的矩形單元內(nèi)的點；(5)對投影落入具有邊界屬性的矩形單元內(nèi)的點進行點在套索多邊形內(nèi)的測試，確定屬于套索多邊形內(nèi)的點。進一步地，假設(shè)套索多邊形為P，所述步驟(2)包括(2. I)對圈定的套索多邊形P，構(gòu)建矩形覆蓋；(2. 2)對組成矩形覆蓋的矩形單元分別賦以內(nèi)部、外部、邊界屬性；(2. 3)將組成套索多邊形P的所有線段嵌入矩形單元中。進一步地，所述矩形覆蓋由遞歸分裂四叉樹節(jié)點構(gòu)建而成，根節(jié)點是覆蓋P的正方形，定義形狀誤差err (Ci)和分裂閾值Tej,節(jié)點分裂由err (Ci)和分裂閾值Tej決定,其中 權(quán)利要求1.，其特征在于，包括步驟 (1)用戶旋轉(zhuǎn)點云模型至合適圈選目標(biāo)點云的方位后草繪套索多邊形，圈選目標(biāo)點云; (2)對草繪的套索多邊形，構(gòu)建矩形覆蓋，并對組成矩形覆蓋的每個矩形單元分別賦以內(nèi)部、外部、邊界屬性，將組成套索多邊形的所有線段嵌入矩形單元中； (3)建立點云模型的八叉樹層次結(jié)構(gòu)，將八叉樹投影到與視線方向垂直的平面上； (4)利用矩形覆蓋與八叉樹節(jié)點投影凸包之間的包含關(guān)系，剔除投影不在具有邊界屬性的矩形單元內(nèi)的點； (5)對投影落入具有邊界屬性的矩形單元內(nèi)的點進行點在套索多邊形內(nèi)的測試，確定屬于套索多邊形內(nèi)的點。2.如權(quán)利要求I所述的支持套索的大規(guī)模點云選取方法，其特征在于，假設(shè)套索多邊形為P，所述步驟(2)包括 (2. I)對圈定的套索多邊形P，構(gòu)建矩形覆蓋； (2. 2)對組成矩形覆蓋的矩形單元分別賦以內(nèi)部、外部、邊界屬性； (2. 3)將組成套索多邊形P的所有線段嵌入矩形單元中。3.如權(quán)利要求2所述的支持套索的大規(guī)模點云選取方法，其特征在于，所述矩形覆蓋由遞歸分裂四叉樹節(jié)點構(gòu)建而成，根節(jié)點是覆蓋P的正方形，定義形狀誤差err (Ci)和分裂閾值Te，節(jié)點分裂由err (Ci)和分裂閾值Te決定，其中4.如權(quán)利要求2所述的支持套索的大規(guī)模點云選取方法，其特征在于，所述對組成矩形覆蓋的矩形單元分別賦以內(nèi)部、外部、邊界屬性是采用結(jié)合單元邊交點偵測的射線求交算法判斷單元的屬性，對于Ci的每個頂點分別發(fā)射水平與豎直方向且與Ci的邊部分重合的射線，統(tǒng)計射線與P的交點數(shù)目并偵測交點是否落在Ci的邊上，如果交點落在Ci的邊上，賦予Ci邊界屬性，否則統(tǒng)計交點數(shù)目，奇數(shù)賦予內(nèi)部屬性，偶數(shù)賦予外部屬性。5.如權(quán)利要求2所述的支持套索的大規(guī)模點云選取方法，其特征在于，所述的將組成套索多邊形P的所有線段嵌入矩形單元中，包括步驟 (2. 3. I)首先確定包含起始頂點(Xpyi)的末端節(jié)點Cs,移除包含在Cs中的E本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種支持套索的大規(guī)模點云選擇方法，其特征在于，包括步驟：(1)用戶旋轉(zhuǎn)點云模型至合適圈選目標(biāo)點云的方位后草繪套索多邊形，圈選目標(biāo)點云；(2)對草繪的套索多邊形，構(gòu)建矩形覆蓋，并對組成矩形覆蓋的每個矩形單元分別賦以內(nèi)部、外部、邊界屬性，將組成套索多邊形的所有線段嵌入矩形單元中；(3)建立點云模型的八叉樹層次結(jié)構(gòu)，將八叉樹投影到與視線方向垂直的平面上；(4)利用矩形覆蓋與八叉樹節(jié)點投影凸包之間的包含關(guān)系，剔除投影不在具有邊界屬性的矩形單元內(nèi)的點；(5)對投影落入具有邊界屬性的矩形單元內(nèi)的點進行點在套索多邊形內(nèi)的測試，確定屬于套索多邊形內(nèi)的點。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：范然，邱妮娜，金小剛，
申請(專利權(quán))人：浙江大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。