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点云骨架提取方法及装置

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-06-26 11:56:44

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:天津市滨海新区| 宋学姮 | 2023-06-27 09:50:18
一种点云骨架提取方法,包括:获取输入的点云采样数据;根据迭代公式进行点云收缩得到骨架分支,所述迭代公式为:其中,其中,i,j为正整数,J为点云采样数据的点集合,qj为点集合J中的采样点,I为采样点qj的邻域点集合,xi为邻域点集合I中的邻域点,为邻域点集合I中不属于xi的邻域点,R为规整项,γi为权重系数,h为邻域点集合I的邻域半径,σi为分布系数;连接所述骨架分支得到点云骨架。此外,还提供了一种点云骨架提取装置。上述点云骨架提取方法及装置能够提高点云骨架的准确性。
1. 一种点云骨架提取方法,包括: 获取输入的点云采样数据; 根据迭代公式进行点云收缩得到骨架分支,所述迭代公式为: j,j1'1Aj( l| | l l|| 其中,i,j为正整数,J为点云采样数据的点集合,9」为点集合J中的采样点,I为采样 点%的邻域点集合,xi为邻域点集合I中的邻域点,xi,为邻域点集合I中不属于x,的邻域 点,R为规整项,yi为权重系数,h为邻域点集合I的邻域半径,〇i为分布系数; 所述根据迭代公式进行点云收缩的步骤为: 设置初始邻域半径 / ,以hi=hh+1^/2的方式逐步扩大邻域半径,其 中,dbb为点云包围盒对角线长度,|J|为点云采样数据的点集合中采样点的个数; 根据扩大的邻域半径以及所述迭代公式进行点云收缩; 所述分布系数〇i的获取步骤为:根据PCA算法为采样点建立协方差矩阵; 根据下述公式得到分布系数: 其中,A〇i、AlJPA2i为所述协方差矩阵的三个特征值,且Ah彡人2i; 连接所述骨架分支得到点云骨架。

当今的生产应用中,计算机辅助设计,逆向工程,虚拟现实,=维动画和游戏等= 维技术发展的一个主要瓶颈是;至今仍没有一个便利的方法快速获得用计算机存储的=维 模型。如何直接从扫描点云数据出发,直接快速得到实用的点云模型,仍是一个未完近年 来,=维激光扫描仪凭借其能够方便灵活地获取现实物体的=维表面数据的优势,得到了 广泛应用。然而,目前在世界范围全解决的难题。点云数据处理的难点在于,点云数据一般 是散乱的,有大量缺失,噪声和外点的。经过二十多年的研究,从较为完整的点云数据中重 构=维模型的技术已经较为成熟。然而,制约其成为一种通用的逆向重构技术的关键在于, 点云数据往往有大面积的缺失,该是现有硬件扫描设备无法解决的问题。而现有的基于拟 合的重构手段都难W快速从缺失的点云数据直接重构出令人满意的=维模型。

中国科学院深圳先进技术研究院提升了粤港地区及我国先进制造业和现代服务业的自主创新能力,推动我国自主知识产权新工业的建立,成为国际一流的工业研究院。 深圳先进院目前已初步构建了以科研为主的集科研、教育、产业、资本为一体的微型协同创新生态系统,由九个研究平台,国科大深圳先进技术学院,多个特色产业育成基地、多支产业发展基金、多个具有独立法人资质的新型专业科研机构等组成。开展先进技术研究,促进科技发展。信息、电子、通讯技术研究新材料、新能源技术研究高性能计算、自动化、精密机械研究生物医学与医疗仪器研究相关学历教育、博士后培养与学术交流。

所述骨架分支生成模块还用于设置初始邻域半径馬=2苗6&/^^ ,= 心冲。/2的方式逐步扩大邻域半径,其中,dbb为点云包围盒对角线长度,iJl为点云采样数 据的点集合中采样点的个数,根据扩大的邻域半径W及所述迭代公式进行点云收缩;

[0036] 点云骨架生成模块,用于连接所述骨架分支得到点云骨架。

[0037] 在其中一个实施例中,所述装置还包括点云骨架调整模块,用于对所述点云骨架 进行平滑化和中屯、化处理。

[003引上述点云骨架提取提取方法及装置,在传统的基于L1中值定理收缩点云骨架的 基础上,增加了规整项,使得在采样点分布不均匀的情况下,能够依靠规整项的调节作用使 得计算得到的中值点为接近真实环境的中值点,从而提高了准确性。

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W上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并 不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员 来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可W做出若干变形和改进,该些都属于本发明的保 护范围。因此,本发明专利的保护范围应W所附权利要求为准。