點(diǎn)云數(shù)據(jù)合并系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及方法，特別是關(guān)于一種點(diǎn)云數(shù)據(jù)合并系統(tǒng)及 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 點(diǎn)云數(shù)據(jù)合并是對(duì)點(diǎn)云后續(xù)處理的核必技術(shù)。由于掃描出來的多幅點(diǎn)云有很多重 復(fù)的點(diǎn)，如果不進(jìn)行重復(fù)點(diǎn)去除，其數(shù)據(jù)量過大，對(duì)其進(jìn)行后續(xù)處理效率低下。另外，由于掃 描出來的點(diǎn)數(shù)據(jù)間有一定的點(diǎn)間距，如果沒有對(duì)重復(fù)點(diǎn)云篩選重復(fù)點(diǎn)，重復(fù)點(diǎn)的點(diǎn)距過小， 相鄰點(diǎn)有起伏，造成網(wǎng)格（mesh)效果不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生H角形上下起伏，其網(wǎng)格化的質(zhì)量不 好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 鑒于W上內(nèi)容，有必要提供一種點(diǎn)云數(shù)據(jù)合并系統(tǒng)，能夠?qū)π枰喜⒌狞c(diǎn)云中的 重復(fù)點(diǎn)進(jìn)行有效的篩選，W高精度地對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行合并。
[0004] -種點(diǎn)云數(shù)據(jù)合并系統(tǒng)，運(yùn)行于計(jì)算機(jī)中，該系統(tǒng)包括：獲取模塊，用于從計(jì)算機(jī) 的存儲(chǔ)裝置中導(dǎo)入一個(gè)工件的多個(gè)點(diǎn)云文件W得到多幅點(diǎn)云的數(shù)據(jù)，并選擇兩幅點(diǎn)云分別 作為第一幅點(diǎn)云和第二幅點(diǎn)云顯示于計(jì)算機(jī)的顯示裝置上；第一標(biāo)記模塊，用于確定上述 第一幅點(diǎn)云與第二幅點(diǎn)云中的重復(fù)點(diǎn)，并W第一標(biāo)志標(biāo)記所確定的重復(fù)點(diǎn)；第二標(biāo)記模塊， W第二標(biāo)志對(duì)第二幅點(diǎn)云中與第一幅點(diǎn)云距離大于一預(yù)設(shè)的距離闊值的點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記；篩選 模塊，用于將第一幅點(diǎn)云與第二幅點(diǎn)云中標(biāo)記為第一標(biāo)志的重復(fù)點(diǎn)進(jìn)行立方體切分，計(jì)算 每個(gè)立方體中的點(diǎn)和其中必點(diǎn)的距離，將距離最小的點(diǎn)的第一標(biāo)志清除；合并模塊，用于將 第一幅點(diǎn)云與第二幅點(diǎn)云的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中沒被第一標(biāo)志標(biāo)記的點(diǎn)合并為一幅新的點(diǎn)云。
[0005] 此外，還有必要提供一種可快速對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)合并方法，能夠?qū)π枰喜⒌狞c(diǎn)云中 的重復(fù)點(diǎn)進(jìn)行有效的篩選，W高精度地對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行合并。
[0006] -種點(diǎn)云數(shù)據(jù)合并方法，運(yùn)行于計(jì)算機(jī)中，該方法包括步驟；獲取步驟：從計(jì)算機(jī) 的存儲(chǔ)裝置中導(dǎo)入一個(gè)工件的多個(gè)點(diǎn)云文件W得到多幅點(diǎn)云的數(shù)據(jù)，并選擇兩幅點(diǎn)云分別 作為第一幅點(diǎn)云和第二幅點(diǎn)云顯示于計(jì)算機(jī)的顯示裝置上；第一標(biāo)記步驟：確定上述第一 幅點(diǎn)云與第二幅點(diǎn)云中的重復(fù)點(diǎn)，并W第一標(biāo)志標(biāo)記所確定的重復(fù)點(diǎn)；第二標(biāo)記步驟：W 第二標(biāo)志對(duì)第二幅點(diǎn)云中與第一幅點(diǎn)云距離大于一預(yù)設(shè)的距離闊值的點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記；篩選步 驟：將第一幅點(diǎn)云與第二幅點(diǎn)云中標(biāo)記為第一標(biāo)志的重復(fù)點(diǎn)進(jìn)行立方體切分，計(jì)算每個(gè)立 方體中的點(diǎn)和其中必點(diǎn)的距離，將距離最小的點(diǎn)的第一標(biāo)志清除；合并步驟：將第一幅點(diǎn) 云與第二幅點(diǎn)云的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中沒被第一標(biāo)志標(biāo)記的點(diǎn)合并為一幅新的點(diǎn)云。
[0007] 相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的點(diǎn)云數(shù)據(jù)合并系統(tǒng)及方法，對(duì)需要合并的多幅點(diǎn) 云進(jìn)行準(zhǔn)確地重復(fù)點(diǎn)進(jìn)行確定并有效地篩選，W高精度的對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行合幷，且提高了 后續(xù)網(wǎng)格化之后的點(diǎn)云模型的質(zhì)量。
【附圖說明】
[0008] 圖1為本發(fā)明點(diǎn)云數(shù)據(jù)合并系統(tǒng)較佳實(shí)施例的系統(tǒng)架構(gòu)圖。
[0009] 圖2為本發(fā)明點(diǎn)云數(shù)據(jù)合并系統(tǒng)較佳實(shí)施例的功能模塊圖。
[0010] 圖3為本發(fā)明點(diǎn)云數(shù)據(jù)合并方法較佳實(shí)施例的流程圖。
[0011] 主要元件符號(hào)說巧
如下【具體實(shí)施方式】將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 參閱圖1所示，是本發(fā)明點(diǎn)云數(shù)據(jù)合并系統(tǒng)較佳實(shí)施例的系統(tǒng)架構(gòu)圖。該點(diǎn)云數(shù) 據(jù)合并系統(tǒng)10安裝于一臺(tái)計(jì)算機(jī)1中。所述計(jì)算機(jī)1包括處理器11、存儲(chǔ)裝置12 W及顯 示裝置13。所述處理器11用于執(zhí)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)合并系統(tǒng)10中的各功能模塊。所述的存儲(chǔ)裝 置12用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)1的各類數(shù)據(jù)，例如一工件的多個(gè)點(diǎn)云文件，該每個(gè)點(diǎn)云文件整合起 來構(gòu)成所述工件的一幅完整點(diǎn)云。所述的顯示裝置13用于顯示計(jì)算機(jī)1的可視化數(shù)據(jù)。
[0013] 參閱圖2所示，是本發(fā)明點(diǎn)云數(shù)據(jù)合并系統(tǒng)較佳實(shí)施例的功能模塊圖。所述點(diǎn)云 數(shù)據(jù)合并系統(tǒng)10包括獲取模塊100、第一標(biāo)記模塊101、第二標(biāo)記模塊102、篩選模塊103、 合并模塊104及判斷模塊105。上述各功能模塊100~105是完成特定功能的各個(gè)程序段， 比軟件程序本身更適合于描述軟件在計(jì)算機(jī)設(shè)備，如計(jì)算機(jī)1中的執(zhí)行過程，因此本發(fā)明 對(duì)軟件程序的描述都W模塊描述。
[0014] 所述獲取模塊100用于從存儲(chǔ)裝置12中導(dǎo)入一個(gè)工件的多個(gè)點(diǎn)云文件W得到多 幅點(diǎn)云的數(shù)據(jù)，并選擇兩幅點(diǎn)云分別作為第一幅點(diǎn)云和第二幅點(diǎn)云顯示于顯示裝置13上。
[0015] 所述第一標(biāo)記模塊101用于確定上述第一幅點(diǎn)云與第二幅點(diǎn)云中的重復(fù)點(diǎn)，并W 第一標(biāo)志(例如"0")標(biāo)記所確定的重復(fù)點(diǎn)。在本較佳實(shí)施例中，所述第一標(biāo)記模塊101將 第一幅點(diǎn)云作為基準(zhǔn)，先求出第一幅點(diǎn)云分別在X、y和Z軸上的最大值和最小值，W Ax、 A y和A Z作為邊W得到第一幅點(diǎn)云對(duì)應(yīng)的第一包圍盒，并利用同樣的方法求得第二幅點(diǎn) 云對(duì)應(yīng)的第二包圍盒。所述第一標(biāo)記模塊101求出兩個(gè)包圍盒的公共部分，即，第一包圍盒 與第二包包圍盒相交的部份。如果兩幅點(diǎn)云中，沒有一個(gè)點(diǎn)在所述包圍盒的公共部分內(nèi)，說 明兩幅點(diǎn)云沒有重復(fù)點(diǎn)，直接將兩幅點(diǎn)云合并；如果兩幅點(diǎn)云中有點(diǎn)在所述包圍盒的公共 部份內(nèi)，說明兩幅點(diǎn)云有重復(fù)點(diǎn)，所述第一標(biāo)記模塊101分別將兩幅點(diǎn)云中處于所述包圍 盒的公共部份內(nèi)的點(diǎn)W第一標(biāo)志標(biāo)記。
[0016] 所述第二標(biāo)記模塊102用于W第二標(biāo)志(例如"1")對(duì)第二幅點(diǎn)云中與第一幅點(diǎn)云 距離大于一預(yù)設(shè)的距離闊值的點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記，W對(duì)第二幅點(diǎn)云中的重復(fù)點(diǎn)進(jìn)行初步篩選。在 本較佳實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)的距離闊值的大小可W設(shè)置為等于平均點(diǎn)間距，所述第二標(biāo)記 模塊102將第二幅點(diǎn)云的每個(gè)點(diǎn)和第一幅點(diǎn)云的點(diǎn)進(jìn)行求距離，并取出第二幅點(diǎn)云的每個(gè) 點(diǎn)和第一幅點(diǎn)云中的點(diǎn)的最小距離，將第二幅點(diǎn)云中最小距離大于所述距離闊值的點(diǎn)W第 二標(biāo)志進(jìn)行標(biāo)記。
[0017] 應(yīng)說明的是，通過所述第二標(biāo)記模塊102對(duì)將第二幅點(diǎn)云中最小距離大于所述距 離闊值的點(diǎn)W第二標(biāo)志進(jìn)行標(biāo)記，可W對(duì)第一標(biāo)記模塊101利用第一標(biāo)志對(duì)所述第二幅點(diǎn) 云中的所標(biāo)記的重復(fù)點(diǎn)進(jìn)行初步篩選。例如，如果第二幅點(diǎn)云中W第一標(biāo)志標(biāo)記的某一個(gè) 重復(fù)點(diǎn)與第一幅點(diǎn)云中的點(diǎn)的最小距離大于所述距離闊值，可確定該點(diǎn)并不是重復(fù)點(diǎn)，也 目P，第一標(biāo)記模塊101對(duì)該重復(fù)點(diǎn)的判定是需要修改的。因此通過第二標(biāo)記模塊102可W 將該點(diǎn)的第一標(biāo)志替換成第二標(biāo)志來表示該點(diǎn)不是重復(fù)點(diǎn)。在其他較佳實(shí)施例中，當(dāng)?shù)诙?幅點(diǎn)云中所確定的重復(fù)點(diǎn)與第一幅點(diǎn)云中的點(diǎn)的最小距離大于所述距離闊值時(shí)，所述第二 標(biāo)記模塊102也可W通過清除該重復(fù)點(diǎn)之前標(biāo)記的第一標(biāo)志，W表示該點(diǎn)不是重復(fù)點(diǎn)。
[0018] 所述篩選模塊103用于將第一幅點(diǎn)云與第二幅點(diǎn)云中標(biāo)記為第一標(biāo)志的重復(fù)點(diǎn) 進(jìn)行立方體切分，計(jì)算每個(gè)立方體中的點(diǎn)和其中必點(diǎn)的距離，將距離最小的點(diǎn)的第一標(biāo)志 清除。在本較佳實(shí)施例中，所述篩選模塊103對(duì)包括重復(fù)點(diǎn)的點(diǎn)云（W下簡(jiǎn)稱"重復(fù)點(diǎn)云"） 進(jìn)行立方體分割時(shí)，為了保證每個(gè)立方體至少包含有一個(gè)點(diǎn)，首先確定整個(gè)重復(fù)點(diǎn)云中兩 點(diǎn)間的最小距離Lmm。所述篩選模塊103從重復(fù)點(diǎn)云中取出點(diǎn)的最大坐標(biāo)狂m。、，Ym。、，ZmJ 和最小坐標(biāo)狂mm，Y"u。，ZmJ，得到重復(fù)點(diǎn)云的最小外接正方體邊長以即L=maX (狂mgx-XmJ， 燈mey-YmJ，狂mey-ZmJ)。所述篩選模塊103采用
（其中H表示有H個(gè)點(diǎn)）計(jì)算 得到重復(fù)點(diǎn)云中任意兩點(diǎn)間最小距離，并W該最小距離作為立方體切割的最小邊長。應(yīng)說 明的是，為了方便后續(xù)的數(shù)據(jù)處理，由于在X、Y、Z軸上，立方體的個(gè)數(shù)分別為：

所述的篩選模塊103通過建立一個(gè)鏈表數(shù)組list [M][閑[W]，根據(jù)點(diǎn)在 X、Y、Z軸方向上的索引號(hào)，將點(diǎn)插入到一個(gè)鏈表中，并創(chuàng)建一個(gè)結(jié)構(gòu)體，其成員為立方體的 下標(biāo)和點(diǎn)的下標(biāo)，W將對(duì)應(yīng)的立方體和其中的點(diǎn)關(guān)聯(lián)起來。
[0019] 當(dāng)利用最小邊長Lmm對(duì)重復(fù)點(diǎn)云中的重復(fù)點(diǎn)進(jìn)行立方體分割后，所述篩選模 塊103透過從重復(fù)點(diǎn)云中取一個(gè)點(diǎn)V (Xy，Yy, Zy)作為頂點(diǎn)，利用最小邊長Lmm可W計(jì)算 得到對(duì)應(yīng)的立方體的中必點(diǎn)0 (X。，Y。，Z。）的坐標(biāo)為；

，按照上述公式，可W求出所有立方體中必點(diǎn)坐標(biāo)。所述篩選模塊103按照 歐拉距離公式；
可求得立方體中所有點(diǎn)和中必點(diǎn)的距離，取出 距離最小的一個(gè)點(diǎn)作為該立方體所有點(diǎn)的代表，其他點(diǎn)確定為重復(fù)點(diǎn)，并將與中必點(diǎn)距離 最小的點(diǎn)的第一標(biāo)志清除。
[0020] 所述合并模塊104用于將第一幅點(diǎn)云與第二幅點(diǎn)云的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中沒被第一標(biāo)志 標(biāo)記的點(diǎn)合并為一幅新的點(diǎn)云。在本較佳實(shí)施例中，所述合并模塊104對(duì)第一幅點(diǎn)云與第 二幅點(diǎn)云中的點(diǎn)進(jìn)行狀態(tài)確定，將被標(biāo)記了第一標(biāo)志的點(diǎn)確定為丟棄狀態(tài)并丟棄；將沒有 被標(biāo)記或被標(biāo)記了第二標(biāo)志的點(diǎn)確定為待合并狀態(tài)并插入到一幅新的點(diǎn)云中，W得到第一 帖點(diǎn)云與第二帖點(diǎn)云的合并點(diǎn)云。
[0021] 所述判斷模塊105用于判斷是否還有點(diǎn)云沒有處理。
[0022] 當(dāng)所導(dǎo)入的多幅點(diǎn)云中還有至少一幅點(diǎn)云的數(shù)據(jù)沒有被處理，所述獲取模塊100 還用于將上述合并得到的新的點(diǎn)云作為第一幅點(diǎn)云，并選擇一幅未處理的點(diǎn)云作為第二幅 點(diǎn)云，W便繼續(xù)對(duì)未處理的點(diǎn)云進(jìn)行合并處理。
[0023] 應(yīng)說明的是，在其他較佳實(shí)施例中，為了加快數(shù)據(jù)合并的速度，所述篩選模塊103 將第一幅點(diǎn)云與第二幅點(diǎn)云中標(biāo)記為第一標(biāo)志的重復(fù)點(diǎn)進(jìn)行立方體切分后，除了將每個(gè)立 方體中與其中必點(diǎn)距離最小的點(diǎn)留下且將其第一標(biāo)志清除，還可W直接將每個(gè)立方體的除 該距離最小的點(diǎn)之外的其他點(diǎn)直接刪除。所述合并模塊104從第一幅點(diǎn)云與第二幅點(diǎn)云剩 下的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中選取沒有被第一標(biāo)志標(biāo)記的點(diǎn)合并為一幅新的點(diǎn)云。
[0024] 參閱圖3所示，是本發(fā)明點(diǎn)云數(shù)據(jù)合并方法較佳實(shí)施例的流程圖。應(yīng)該了解，本發(fā) 明所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)合并方法并不限于圖3所示流程圖中的步驟及順序。根據(jù)不同的實(shí)施例， 圖3所示流程圖