带有扫描线的激光点云构网方法
【专利摘要】本发明提供一种带有扫描线的激光点云构网方法，在相邻扫描线之间构建三角网模型，具体包括:在第i条扫描线L(i)上形成多个三角形的第一边，该第一边的二顶点之间的距离小于设定的阈值D1；在第i+1条扫描线L(i+1)上选择点构成三角形Ti；补充所述相邻扫描线两端的三角形Ri；补充所述三角形Ti之间空隙中的三角形Qi；重复上述步骤。本发明提供的带有扫描线的激光点云构网方法将激光点云构建为三角网模型，用三角形填充点之间的空隙，能够实现任意位置的测量，并且利用激光点云扫描线这样的原始信息，减少了构建三角形顶点时备选点的范围，提高了构网的速度。
【专利说明】带有扫描线的激光点云构网方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及模型构建领域，尤其涉及一种带有扫描线的激光点云构网方法。
【背景技术】
[0002]车载移动激光扫描技术可以获取表示周围环境精确位置信息的三维点云，该技术的目的是对周围环境的位置信息进行模拟，在计算机中实现对周围环境的测量、分析等功能，然而激光点云中各点是离散的，在测量时，若目标位置处于点之间，则不能测量；另一方面，激光点云中点的位置是固定的，当显示的激光点云密度较小时，很难看出物体本来的形状，将激光点云构建为模型之后，可以任意放大缩小显示。
[0003]但是现有的车载点云构网算法在构建模型是,一般都是从激光点云的坐标信息出发，没有激光点云扫描线这样的原始信息，构网的速度比较慢。
【发明内容】
[0004]在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
[0005]本发明提供一种带有扫描线的激光点云构网方法，用于基于带有扫描线的点云数据构建三角网模型，每条所述扫描线上包含在同一扫描周期上获得的点云数据；
[0006]在相邻扫描线之间构建三角网模型，具体包括:
[0007]S101:在第i条扫描线L⑴上形成多个三角形的第一边P (i，j) P (i，j+1)，该第一边的二顶点P(i，j)与P(i，j+1)之间的距离小于设定的阈值D1 ;其中，i为从1开始的整数，j为从0开始的整数；
[0008]S102:在第i+Ι条扫描线L(i+1)上选择点P (i+1，k)，k为从0开始的整数，所述点P(i+1，k)与所述点P(i，j)、AP(i，j+1)构成三角形Ti，使得所述三角形Ti的在L(i+1)上的顶角最大；
[0009]S103:补充所述相邻扫描线两端的三角形Ri ；
[0010]S104:补充所述三角形Ti之间空隙中的三角形Qi ；
[0011]S105:重复上述步骤S101至步骤S104。
[0012]本发明提供的带有扫描线的激光点云构网方法将激光点云构建为三角形模型，用三角形填充点之间的空隙，能够实现任意位置的测量；另外，激光点云中点的位置是固定的，当显示的点云密度较小时，很难看出物体本来的形状，通过本发明的方法将激光点云构建为模型后，可以任意放大缩小显示。并且本发明中的方法利用激光点云扫描线这样的原始信息，在扫描线之间构建三角形网，减少了构建三角形顶点时备选点的范围，提高了构网的速度。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0014]图1为本发明中带有扫描线的激光点云构网方法流程图；
[0015]图2为本发明中相邻两条扫描线之间构成三角形的示意图；
[0016]图3为本发明中补充扫描线两端的三角形的示意图；
[0017]图4为本发明中补充三角形Ti之间空隙中三角形的示意图；
[0018]图5为本发明中带有扫描线的激光点云构网方法实现的建筑物激光点云构网不意图；
[0019]图6为本发明中带有扫描线的激光点云构网方法实现的地面激光点云构网示意图。
【具体实施方式】
[0020]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0021]如图1所示为本发明中带有扫描线的激光点云构网方法的流程图，用于基于带有扫描线的点云数据构建三角网模型，每条所述扫描线上包含在同一扫描周期上获得的点云数据；所述带有扫描线的激光点云构网方法为在相邻扫描线之间构建三角网模型，具体包括:
[0022]S101:在第i条扫描线L⑴上形成多个三角形的第一边P (i，j) P (i，j+1)，该第一边的二顶点P(i，j)与P(i，j+1)之间的距离小于设定的阈值D1 ;其中，i为从1开始的整数，j为从0开始的整数；
[0023]S102:在第i+Ι条扫描线L (i+Ι)上选择点P (i+1，k)，k为从0开始的整数，所述点P(i+1，k)与所述点P(i，j)、AP(i，j+1)构成三角形Ti，使得所述三角形Ti的在L(i+1)上的顶角最大；
[0024]S103:补充所述相邻扫描线两端的三角形Ri ；
[0025]S104:补充所述三角形Ti之间空隙中的三角形Qi ；
[0026]S105:重复上述步骤S101至步骤S104。
[0027]本发明中的带有扫描线的激光点云构网方法将激光点云构建为三角形网模型，用三角形填充点之间的空隙，能够实现任意位置的测量；而且利用激光点云扫描线这样的原始信息，在扫描线之间构建三角形网，减少了构建三角形顶点时备选点的范围，提高了构网的速度。
[0028]如图2所示为本发明中相邻两条扫描线之间构成三角形的示意图，首先图2中的扫描线L(i)上设置有多个点P(i，j), i为从1开始的整数，j为从0开始的整数，即L(i)上有多个点ρα，ο)、ρα，1)、ρα，2)等等，所述多个点相邻的两两相连，组成多条三角形的第一条边。
[0029]为了保证构成的三角网的精确度，两两相邻的点相连之间的距离需小于设定的阈值D1。
[0030]随后在扫描线L(i)相邻的扫描线L(i+1)上选择顶点P(i+1，k),与之前三角形第一条边构成一个三角形，所述顶点的选择需要遵守角度最大原则，即形成的Z P(i，j)P (i+1, k)P (i, j+1)为最大，如图2所示，构成多个三角形ΤΙ、T2、T3等等。
[0031]在按照上面的步骤形成三角形的过程中，扫描线上下两端会存在没有参与构成三角形的点，要将这些点也利用起来，需要补充所述扫描线两端的三角形Ri，使得形成的三角网覆盖的更广，更加能够实现任意位置的测量。
[0032]可选的，其具体包括:对于所述扫描线L(i+1)上端未参与构建所述三角形Ti的点P(i+1，m)，连接相同扫描线上相邻点P(i+1，m+1)为所述三角形Ri的第一边，所述扫描线Ui)最上端的第一个点P(i，0)与所述点P(i+l，m)、点P(i+l，m+l)构成三角形；
[0033]对于所述扫描线L(i+Ι)下端未参与构建所述三角形Ti的点P(i+l，m+n_l)，连接相同扫描线上相邻点P(i+l，m+n-2)为所述三角形Ri的第一边，所述扫描线L(i)最下端的最后一个点P(i，m-1)与所述点P(i+l，m+n-l)、点P(i+l，m+n-2)构成三角形。
[0034]如图3所示，所述扫描线L(i+Ι)上段未参与构网的点P(i+1，m)与其相邻的点、扫描线L(i)上第一个点构成三角形R5 ;所述扫描线L(i+1)下段未参与构网的点再形成三角形R6。
[0035]上述步骤S102中形成的三角形会存在相邻三角形之间有空隙的情况，如图4所示，为了使得三角形网覆盖范围更广，需要将三角形Ti之间空隙中的三角形Qi补充起来；
[0036]可选的，具体包括:判断所述三角形Ti和Ti+Ι在所述扫描线L(i+1)上的点是否为相邻点；
[0037]若是，则直接由所述相邻点与所述三角形Ti和Ti+Ι之间的公共顶点构成三角形，
[0038]否则，连接所述三角形Ti和Ti+Ι在所述扫描线L(i+1)上的点之间的相邻点为三角形的一条边，与所述三角形Ti和Ti+Ι之间的公共点构成三角形。
[0039]如图4所示，扫描线中间补充三角形有多种情况，首先判断两个三角形在扫描线L(i+1)上的点是不是相邻点，如果是，则为图4中三角形T3和三角形T4之间的情况，扫描线L(i+1)上的两个相邻点为三角形的两个点，三角形T3和T4的公共点为第三点，形成三角形Q8 ；
[0040]如果两个三角形在扫描线L(i+Ι)上的点是不是相邻点，为图4中三角形T1和T2之间的情况，则连接着两点之间的相邻点，再分别与三角形T1和T2的公共点构成三角形Q5和Q6，若三角形T1和T2在扫描线L(i+1)上的点之间存在多个为参与构网的点，则能够在三角形T1和T2之间形成多个补充三角形。
[0041]可选的，所述扫描线L(i+1)中间未参与构建所述三角形Ti或所述三角形Qi的点P(i+1, j)与相邻点P(i+1, j+1)组成三角形的第一条边，在所述扫描线L(i)上选择一个点，与所述三角形的第一条边构成三角形Ni，使得所述三角形Ni的在L(i)上的顶角最大。
[0042]除此之外，扫描线L(i+1)中间还存在相邻的未参与构网的点，需要通过步骤将上述未参与构网的点利用起来，如图4中三角形N7所示，连接扫描线L(i+Ι)中间未参与构网的两个点，再根据角度最大原则在扫描线L(i)上选择第三个点，构成三角形T7，所述三角形N7的顶角最大。
[0043]通过上面的步骤，扫描线L(i)和L(i+1)之间都构成了三角形网，以此类推，扫描线L(i+1)和扫描线L(i+2)之间用相同的方法进行构网，提高了构网的速度。
[0044]最后，对所有扫描线之间构成的三角形进行测量，测量构成的三角形的边长，若边长超过设定的阈值D2，D2不小于D1，则取消该三角形。
[0045]如图5和图6所示为利用本发明中的方法进行构网的示意图，图5为建筑物激光点云构网示意图，图6为地面激光点云构网示意图。
[0046]本发明中的带有扫描线的激光点云构网方法通过利用激光点云扫描线这样的原始信息，在扫描线之间构建三角形网，减少了构建三角形顶点时备选点的范围，提高了构网的速度；并且能够实现任意位置的测量。
[0047]最后应说明的是:虽然以上已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。
【权利要求】
1.一种带有扫描线的激光点云构网方法，用于基于带有扫描线的点云数据构建三角网模型，每条所述扫描线上包含在同一扫描周期上获得的点云数据； 其特征在于，在相邻扫描线之间构建三角网模型，具体包括: 8101:在第1条扫描线[(1)上形成多个三角形的第一边？(1^)9(1^+1)，该第一边的二顶点？(丨，与？(1, ^1+1)之间的距离小于设定的阈值01 ；其中，1为从1开始的整数，』为从0开始的整数； 3102:^^1+1^^^^1(1+1)上选择点？(1+1, 10，&为从0开始的整数，所述点9(1+1，10与所述点？ (1，彳)、点？(丨，^+1)构成三角形丁1，使得所述三角形丁 1的在[(1+1)上的顶角最大； 8103:补充所述相邻扫描线两端的三角形尺1 ； 8104:补充所述三角形II之间空隙中的三角形； 8105:重复上述步骤3101至步骤3104。
2.根据权利要求1所述的带有扫描线的激光点云构网方法，其特征在于，所述“补充所述扫描线两端的三角形虹”具体包括: 对于所述扫描线[(1+1)上端未参与构建所述三角形II的点？(1+1,111),连接相同扫描线上相邻点？(1+1, 111+1)为所述三角形虹的第一边，所述扫描线[(1)最上端的第一个点^(1,0)与所述点？(1+1,111) ^9(1+1,111+1)构成三角形； 对于所述扫描线[(1+1)下端未参与构建所述三角形II的点？ (1+14+11-1)，连接相同扫描线上相邻点？(1 + 1,111+11-2)为所述三角形虹的第一边，所述扫描线[(1)最下端的最后一个点？ (1, 111-1)与所述点？ (1 + 1, 111+11-1)、点？ (1 + 1, 111+11-2)构成三角形。
3.根据权利要求1所述的带有扫描线的激光点云构网方法，其特征在于，所述“补充所述三角形II之间空隙中的三角形01”具体包括: 判断所述三角形II和11+1在所述扫描线[(1+1)上的点是否为相邻点； 若是，则直接由所述相邻点与所述三角形II和11+1之间的公共顶点构成三角形， 否则，连接所述三角形II和11+1在所述扫描线[(1+1)上的点之间的相邻点为三角形的一条边，与所述三角形II和11+1之间的公共点构成三角形。
4.根据权利要求3所述的带有扫描线的激光点云构网方法，其特征在于，还包括: 所述扫描线1(1+1)中间未参与构建所述三角形II或所述三角形的点？ (1+1, 与相邻点？(1+1, ^1)组成三角形的第一条边，在所述扫描线[(1)上选择一个点，与所述三角形的第一条边构成三角形附，使得所述三角形附的在[(1)上的顶角最大。
5.根据权利要求1-4任一所述的带有扫描线的激光点云构网方法，其特征在于，还包括: 测量构成的三角形的边长，若边长超过设定的阈值02，02不小于01，则取消该三角形。
【文档编号】G06T7/00GK104318579SQ201410641858
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年11月7日 优先权日:2014年11月7日
【发明者】钟若飞, 刘颖, 曾凡洋 申请人:钟若飞