点云套索选取系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种点云处理系统及方法，特别是关于一种点云套索选取系统及方 法。
【背景技术】
[0002] 扫描设备扫描出来的数据一般都是Η维点云的数据，而且因为受扫描设备、光照、 环境、产品等因素的影响，扫描出来的产品图像经常会存在很多杂点，导致图片轮廓不清 晰。送样对图像的检测处理增加很大的难度，而且还会导致检测处理出来的数据精度低，误 差大。在点云处理系统中，如果没有能够自由选择点区域的方法，就不能较好的检测和处理 点云图像，送样对图像的处理就没有意义。在现有点云处理系统中，只有简单选择图像的方 法或只能选择小区域的方法，如矩形选择框及简单的矩形区域；不能用同一种方法实现大 小范围的选中，对不同大小的范围进行选中时要转换不同的方法，其操作繁琐；仅能对简单 几何元素进行处理，如Η角形、四边形，无法对复杂形状的区域进行处理。
【发明内容】
[0003] 鉴于W上内容，有必要提供一种点云套索选取系统及方法，能够在点云图像中有 效准确选取各种形状、各种大小区域中的像素点进行操作，W便消除点云图像中的杂点来 得到产品轮廓图像。
[0004] 所述的点云套索选取系统运行于计算机装置中，该计算机装置连接有数据库。该 点云套索选取系统包括：点云图像绘制模块，用于从数据库中读取一个点云文件，将该点云 文件中的Η维坐标转化成像素点并绘制到图形处理系统中来形成一幅由多个像素点组合 成的Η维点云图像；坐标转换模块，用于根据世界坐标系与平面坐标系的相互转换算法将 Η维点云图像中的每一个像素点的世界坐标转化成平面坐标来将Η维点云图像转化成平 面点云图像；套索选中模块，用于根据用户选中的点区域形状利用多边形套索操作画出一 个与该形状相似的多边形将整个要选中的点区域包围；像素点判断模块，用于获取多边形 的每条边的一组像素点的坐标值，根据每一组像素点坐标获取多边形内像素点的最大包围 盒，并判断所述包围盒内每一个像素点是否在多边形内；颜色处理模块，用于若所述的像素 点在多边形内，则将该多边形内的每一像素点的颜色转换成特定颜色。
[0005] 所述的点云套索选取方法应用于计算机装置中，该计算机装置连接有数据库。该 方法包括步骤：从数据库中读取一个点云文件，将该点云文件中的Η维坐标转化成像素点 并绘制到图形处理系统中来形成一幅由多个像素点组合成的Η维点云图像；根据世界坐标 系与平面坐标系的相互转换算法将Η维点云图像中的每一个像素点的世界坐标转化成平 面坐标来将Η维点云图像转化成平面点云图像；根据用户选中的点区域形状利用多边形套 索操作画出一个与该形状相似的多边形将整个要选中的点区域包围；获取多边形的每条边 的一组像素点的坐标值，根据每一组像素点坐标获取多边形内像素点的最大包围盒；判断 所述包围盒内每一个像素点是否在多边形内；若所述的像素点在多边形内，则将该多边形 内的每一像素点的颜色转换成特定颜色。
[0006] 相较于现有技术，本发明所述的点云套索选取系统及方法能够在点云图像中有效 准确选取各种形状、各种大小区域中的像素点进行操作，W便消除点云图像中的杂点来得 到产品轮廓图像。
【附图说明】
[0007] 图1是本发明点云套索选取系统较佳实施例的运行环境示意图。
[0008] 图2是本发明点云套索选取方法较佳实施例的流程图。
[0009] 图3是利用套索选中像素点区域的多边形框的示意图。
[0010] 图4是确定多边形框内像素点的最大包围盒的示意图。
[0011] 图5是判断每一像素点是否在多边形内的示意图。
[0012] 主要元件符号说明
[0013] 计算机装置 1
[0014] 点云套索选取系统 10
[0015] 点云图像绘制模块 101
[0016] 坐标转换模块 102
[0017] 套索选中模块 103
[001引像素点判断模块 104
[0019] 颜色处理模块 105
[0020] 存储设备 11
[0021] 处理器 12
[0022] 显示设备 13
[0023] 数据库 2
【具体实施方式】
[0024] 参阅图1所示，是本发明点云套索选取系统较佳实施例的运行环境示意图。在本 实施例中，所述的点云套索选取系统10安装并运行于计算机装置1中，该计算机装置1还 包括，但不仅限于，存储设备11、处理器12及显示设备13。该计算装置1安装有操作系统 (例如Windows操作系统或Linux操作系统）W及各种应用系统（例如CAD等图形处理 软件）。所述的计算机装置1可W为一种个人计算机（PC)、工作站计算机（Workstation computer)、笔记本计算机（Notebook)、服务器（Server)或者其他电子计算装置。
[00巧]所述的计算机装置1连接有数据库2,该连接可W为本地数据线（例如C油le数 据线）连接，也可W是网络（例如WAN或者LAN网络）连接。所述数据库2存储有空间物 体（例如鼠标）的点云文件，所述的点云文件为一组解析成空间坐标的数据文件。在图形 处理软件（例如CAD系统）中打开点云文件，自动根据点云文件中的空间坐标在图形处理 软件系统中可W得到一幅由点组合而成的Η维图像。
[0026] 所述的存储设备11包括，但不仅限于，内存、硬盘W及外部存储设备等。所述的处 理器12包括，但不仅限于，中央处理器（CPU)、微处理器或其它数据处理机等。
[0027] 在本实施例中，所述的点云套索选取系统10包括，但不仅限于，点云图像绘制模 块101、坐标转换模块102、套索选中模块103、像素点判断模块104及颜色处理模块105。 本发明所称的功能模块是指一种能够被计算机装置1的处理器12所执行并且能够完成固 定功能的一系列程序指令段，其存储于计算机装置1的存储设备11中。关于各功能模块 101-105将在图2的流程图中作详细描述。
[0028] 参阅图2所示，是本发明点云套索选取方法较佳实施例的流程图。在本实施例中， 该方法应用于计算机装置1中，能够快速有效地选择出产品的Η维点云图像中的杂质点， 并消除杂质点还原出产品的轮廓图像。
[0029] 步骤S21，点云图像绘制模块101从数据库2中读取一个点云文件，通过一个图形 处理系统（例如CAD系统）打开该点云文件，并将该点云文件中的Η维坐标转化成像素点 并绘制到图形处理系统中来形成一幅由很多像素点组合成的Η维点云图像。在本实施例 中，所述的点云文件为一组已经由像素点解析成空间坐标的数据文件，文件中的每一个包 含Η个坐标的数据都代表一个像素点，点云图像绘制模块101自动根据点云文件中的Η维 坐标转化成相应的每一个点云文件并绘制到形处理系统的视窗中。
[0030] 步骤S22,坐标转换模块102根据世界坐标系与平面坐标系的相互转换算法将Η 维点云图像中的每一个像素点的世界坐标转化成平面坐标，来将Η维点云图像转化成平面 点云图像。在本实施例中，在平面坐标系（retinal coordinate system)中，用（μ, V)表 示图像坐标系坐标，（x，y)表示平面坐标系坐标，若〇1在图像坐标系中的坐标为（μ。，V。)， μ轴和V轴方向上的物理尺寸坐标为μ X，μ y，μ轴和V轴的夹角为Θ，则图像坐标与平 面坐标的关系为如下所示：
[0031]
(1.1)
[0032] 在世界坐标系（world coordinate system)中，所述世界坐标系由基准观测原点 和Xw、Yw、Zw轴组成。例如，摄像机坐标系与世界坐标系之间的关系可用旋转矩阵R与平移向 量T来描述，假如某点P的世界坐标与摄像机坐标下的坐标设为技W，Yw，Zw，1]τ，技。Y。Z。1] Τ，则存在如下关系：
[0033]
(1.2)
[0034] 在（1.。式中，R为3X3正交单位矩阵；Τ= [Tx，Ty，L]T为Η位平移矩阵；Ml是 4X4的矩阵，通常R、T为外部参数。R的Η个欧拉角，分别为偏离角Θ、倾斜角Φ、旋转角 0，R可W由Θ、Φ、口来表示为：
[0035]
[0036] 在本实施例中，世界坐标与平面坐标之间的转换算法为：假设一点的坐标p，为
庚中，（X，y)为P点的图像坐标，技。，Y。，ZJT为空间点P的坐标，世界坐 标与平面坐标之间的转换关系为：
[0037]
(1.3)
[0038] 根据上述（1. 1)式、（1. 2)式、（1. 3)式可W得出P点的空间坐标系转换成平面坐 标的关系表示为如下（1. 4)式：
[0039]
[0040] 步骤S23,套索选中模块103根据用户选中的点区域形状利用多边形套索操作画 出一个与该形状相似的多边形将整个要选中的点区域包围。所述的多边形套索操作是指用 鼠标左键沿点区域边缘边前进边单击，就会产生一个个直线相连的铺点，当鼠标首尾连接