点云曲面重构系统及方法
【专利摘要】一种点云曲面重构系统及方法，所述系统包括：获取模块用于获取点云数据以及网格化点间距以及奇异点判定参数；计算模块用于根据所设置的网格化点间距得到每一个点的邻域点集进行平面拟合，并计算出所有点的法向量；修正模块用于通过各点的邻域点集、各点的法向量以及奇异点判定参数以确定奇异点并修正；第一处理模块用于将修正后的各邻域点集中的邻域点投影到拟合平面上得到邻域投影点集并进行三角化处理；第二处理模块用于将上述进行三角化处理后的各邻域投影点集进行整合，得到重构的点云曲面。利用本发明可以得到更光滑精确的重构曲面。
【专利说明】点云曲面重构系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及曲面处理系统及方法，尤其涉及一种点云曲面重构系统及方法。
【背景技术】
[0002] 在三维测量和逆向工程过程中，点云曲面重构是关键的步骤。点云曲面重构是基 于三角网格化进行重构的。然而，由于三维三角网格化处理非常复杂。现有技术一般基于 直接二维三角网格化然后映像到三维，虽然计算方法简单，但没有考虑点三维特征，会造成 曲面不光滑、精度不高；另外，还需要后续曲面平滑处理，导致最终的重构效果不理想。
【发明内容】
[0003] 鉴于以上内容，有必要提出一种点云曲面重构系统及方法，其可以快速精确地检 测出产品的平面度，并输出图形化数据供用户参考。
[0004] 所述点云曲面重构系统运行于计算机中。该系统包括：获取模块，用于获取需要 进行重构曲面的点云数据，以及设置的网格化点间距以及奇异点判定参数；计算模块，用于 根据上述网格化点间距得到点云数据中每一个点的邻域点集，利用点云数据中各点的邻域 点集对该各点进行平面拟合，并计算出所有点的法向量；修正模块，用于利用各点的邻域点 集、各点的法向量、以及所述的奇异点判定参数确定奇异点并修正；第一处理模块，用于通 过将修正后的各邻域点集中的邻域点投影到拟合平面上，得到邻域投影点集，并利用预设 的距离权值对各邻域投影点集进行三角化处理；第二处理模块，用于将上述进行三角化处 理后的各邻域投影点集进行整合，得到重构的点云曲面。
[0005] 所述点云曲面重构方法应用于计算机上。该方法包括：获取步骤：获取需要进行 重构曲面的点云数据，以及设置的网格化点间距以及奇异点判定参数；计算步骤：根据上 述网格化点间距得到点云数据中每一个点的邻域点集，利用点云数据中各点的邻域点集对 该各点进行平面拟合，并计算出所有点的法向量，并计算出所有点的法向量；修正步骤：利 用各点的邻域点集、各点的法向量、以及所述的奇异点判定参数确定奇异点并修正；第一网 格化步骤：通过将修正后的各邻域点集中的邻域点投影到拟合平面上，得到邻域投影点集， 并利用预设的距离权值对各邻域投影点集进行三角化处理；第二网格化步骤：将上述进行 三角化处理后的各邻域投影点集进行整合，得到重构的点云曲面。
[0006] 本发明所提供的点云曲面重构系统及方法，利用全局参数化方法，直接获取与主 方向一致的能够反映模型内在几何特征的网格化结果。采用局部三角化到全局三角化的处 理，计算中加入了点云法向量和带权的正则三角化方法，判断了奇异点，这种算法生成曲面 表面光滑精确，且不改变物体的形状特征。
【专利附图】
【附图说明】
[0007] 图1是本发明点云曲面重构系统较佳实施例的系统架构图。
[0008] 图2是本发明点云曲面重构系统中局部三角化处理示意图。
[0009] 图3是本发明点云曲面重构方法较佳实施例的流程图。
[0010] 主要元件符号说明
【权利要求】
1. 一种点云曲面重构系统，运行于计算机中，其特征在于，该系统包括： 获取模块，用于获取需要进行重构曲面的点云数据，以及设置的网格化点间距以及奇 异点判定参数； 计算模块，用于根据上述网格化点间距得到点云数据中每一个点的邻域点集，利用点 云数据中各点的邻域点集对该各点进行平面拟合，并计算出所有点的法向量； 修正模块，用于利用各点的邻域点集、各点的法向量、以及所述的奇异点判定参数确定 奇异点并修正； 第一处理模块，用于将修正后的各邻域点集中的邻域点投影到拟合平面上，得到邻域 投影点集，并利用预设的距离权值对各邻域投影点集进行三角化处理；及 第二处理模块，用于将上述进行三角化处理后的各邻域投影点集进行整合，得到重构 的点云曲面。
2. 如权利要求1所述的点云曲面重构系统，其特征在于，所述的计算模块将点云数据 中与某一点的距离小于所接收的网格化点间距的所有点作为该点的邻域点集。
3. 如权利要求1所述的点云曲面重构系统，其特征在于，所述的修正模块利用各点的 邻域点集与各点的法向量计算得到各点的邻域点到所述拟合平面的平均距离，且在判定一 个点到平面的距离大于该点对应的邻域点到所拟合的平面的平均距离与奇异点判定参数 的乘积时，判断该点为奇异点。
4. 如权利要求3所述的点云曲面重构系统，其特征在于，所述的修正模块利用各奇异 点在所拟合平面上的映射点来代替该奇异点，以修正该奇异点。
5. 如权利要求1所述的点云曲面重构系统，其特征在于，所述的第二处理模块通过将 不同邻域投影点集对应的三角形中，具有相同边的三角形连接在一起，组成重构的点云曲 面。
6. -种点云曲面重构方法，运行于计算机中，其特征在于，该系统包括： 获取步骤：获取需要进行重构曲面的点云数据，以及设置的网格化点间距以及奇异点 判定参数； 计算步骤：根据上述网格化点间距得到点云数据中每一个点的邻域点集，利用点云数 据中各点的邻域点集对该各点进行平面拟合，并计算出所有点的法向量； 修正步骤：利用各点的邻域点集、各点的法向量、以及所述的奇异点判定参数确定奇异 点并修正； 第一网格化步骤：将修正后的将各邻域点集中的邻域点投影到拟合平面上，得到邻域 投影点集，并利用预设的距离权值对各邻域投影点集进行三角化处理；及 第二网格化步骤：将上述进行三角化处理后的各邻域投影点集进行整合，得到重构的 点云曲面。
7. 如权利要求6所述的点云曲面重构方法，其特征在于，所述的计算步骤中将点云数 据中与某一点的距离小于所接收的网格化点间距的所有点作为该点的邻域点集。
8. 如权利要求6所述的点云曲面重构方法，其特征在于，所述的修正步骤通过利用各 点的邻域点集与各点的法向量计算得到各点的邻域点到所述拟合平面的平均距离，且在判 定一个点到平面的距离大于该点对应的邻域点到所拟合的平面的平均距离与奇异点判定 参数的乘积时，判断该点为奇异点。
9. 如权利要求8所述的点云曲面重构方法，其特征在于，所述的修正步骤中利用各奇 异点在所拟合平面上的映射点来代替该奇异点，以修正该奇异点。
10. 如权利要求6所述的点云曲面重构方法，其特征在于，所述的第二网格化步骤中通 过将不同邻域投影点集对应的三角形中，具有相同边的三角形连接在一起，组成重构的点 云曲面。
【文档编号】G06T11/00GK104424655SQ201310407237
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年9月10日 优先权日:2013年9月10日
【发明者】吴新元, 张旨光, 谢鹏 申请人:鸿富锦精密工业（深圳）有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司