点云平滑系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及产品加工领域，尤其涉及一种点云平滑系统及方法。
【背景技术】
[0002] 提高和保证产品质量，是企业活动中的重要内容。为了提高和保证产品质量，对 产品实施检验是必不可少的，通过检验活动提供产品及其制造过程的质量信息，按照这些 信息对产品的制造过程实施控制及进行修正和补偿活动，使废次品与返修品率降到最低程 度，保证产品质量形成过程的稳定性及其产出产品的一致性。同时，日渐增多且急迫的检验 需求要求企业能够快速、准确地实施产品的检验。
[0003] 近年来，随着计算机硬件性能的提高及价格的降低，计算机在受测对象检验活动 中被大量的引入，因而提高了检验的速度和准确性。其做法一般是使用扫描机台扫描受测 对象，获得由多个三维离散点组成的点的集合，一般称之为点云，将点云数据汇入计算机， 执行相应软件对点云数据进行处理，比如量测点云，色阶比对等，从而实现对受测对象的检 验。
[0004] 统计表明，由于受到温度条件的影响或者扫描机台本身的缘故，在对受测对象扫 描时，通常会产生0.19T5%的噪声点。所述噪声点是指偏离正常位置的幅度较大的点。噪 声点对点云的后续处理及逆向工程的影响都很大。尤其是在获取的点云数据是散乱的、无 序的三维离散点云数据时，若不对该点云数据进行处理则会严重影响测量结果。
【发明内容】
[0005] 鉴于以上内容，有必要提供一种点云平滑系统及方法，可对点云进行平滑处理，确 保既不改变被测量产品的形状，又使得点云的法向量趋于光滑。
[0006] -种点云平滑方法，应用于电子装置中，该方法包括：输入产品的点云数据，以及 输入距离参数；根据所述点云数据构建曲面，并对所述曲面进行三角网格化；计算相邻点 之间的距离，将计算的距离小于所述距离参数的点标记为相点，所述相邻点为同一个三角 形内的点；连接相邻的相点并得到所述点云数据的图形结构；确定每个相点的邻域点，所 述邻域点包括与该相点相连的所有点；计算每个相点所对应的邻域点的个数，并根据该个 数确定每个相点所在的元素的类型，所述的元素包括面、边、角；利用预设的数学方法将在 预设类型的元素上的相点及对应的邻域点拟合成相对应的预设类型的面；在相点所在的元 素类型为面、边或角时，根据所述相点的坐标将所述相点投影至与该相点对应的拟合后的 面上，并确定所述相点对应的投影点的坐标；及输出所有相点对应的投影点的坐标。
[0007] -种点云平滑系统，应用于电子装置中，该系统包括：输入模块，用于输入产品的 点云数据，以及输入距离参数；处理模块，用于根据所述点云数据构建曲面，并对所述曲面 进行三角网格化；计算模块，用于计算相邻点之间的距离，将计算的距离小于所述距离参数 的点标记为相点，所述相邻点为同一个三角形内的点；所述的处理模块，还用于连接相邻的 相点并得到所述点云数据的图形结构，及确定每个相点的邻域点，所述邻域点包括与该相 点相连的所有点；所述的计算模块，还用于计算每个相点所对应的邻域点的个数，并根据该 个数确定每个相点所在的元素的类型，所述的元素包括面、边、角；拟合模块，用于利用预设 的数学方法将在预设类型的元素上的相点及对应的邻域点拟合成相对应的预设类型的面； 投影模块，用于在相点所在的元素类型为面、边或角时，根据所述相点的坐标将所述相点投 影至与该相点对应的拟合后的面上，并确定所述相点对应的投影点的坐标；及输出模块，用 于输出所有相点对应的投影点的坐标。
[0008] 相较于现有技术，所述的点云平滑系统及方法，可对点云进行平滑处理，确保既不 改变被测量产品的形状，又使得点云的法向量趋于光滑。
【附图说明】
[0009] 图1是本发明点云平滑系统的较佳实施方式的硬件架构图。
[0010] 图2是本发明点云平滑系统的较佳实施方式的功能模块图。
[0011] 图3是本发明点云平滑方法的较佳实施方式的流程图。
[0012] 图4是本发明点云平滑系统的点云法向量对比图。
[0013]主要元件符号说明
【主权项】
1. 一种点云平滑方法，应用于电子装置中，其特征在于，该方法包括： 输入产品的点云数据，W及输入距离参数； 根据所述点云数据构建曲面，并对所述曲面进行H角网格化； 计算相邻点之间的距离，将计算的距离小于所述距离参数的点标记为相点，所述相邻 点为同一个H角形内的点； 连接相邻的相点并得到所述点云数据的图形结构； 确定每个相点的邻域点，所述邻域点包括与该相点相连的所有点； 计算每个相点所对应的邻域点的个数，并根据该个数确定每个相点所在的元素的类 型，所述的元素包括面、边、角； 利用预设的数学方法将在预设类型的元素上的相点及对应的邻域点拟合成相对应的 预设类型的面； 在相点所在的元素类型为面、边或角时，根据所述相点的坐标将所述相点投影至与该 相点对应的拟合后的面上，并确定所述相点对应的投影点的坐标；及 输出所有相点对应的投影点的坐标。
2. 如权利要求1所述的点云平滑方法，其特征在于，该方法还包括： 在所计算的邻域点的个数大于等于第一预设数值时，确定所述相点所在的元素为面； 在所计算的邻域点的个数小于所述第一预设数值且大于等于第二预设数值时，确定所 述相点所在的元素为边； 在所计算的邻域点的个数小于所述第二预设数值且大于等于第H预设数值时，确定所 述相点所在的元素为角；或 在所计算的邻域点的个数等于所述第H预设数值时，确定所述相点为孤立点。
3. 如权利要求2所述的点云平滑方法，其特征在于，该方法还包括： 在所述相点为孤立点时，保留或删除所述相点。
4. 如权利要求1所述的点云平滑方法，其特征在于，该方法还包括： 在所述相点所在的元素为面时，利用预设的数学方法将该相点及相应的邻域点拟合成 平面； 在所述相点所在的元素为边时，利用预设的数学方法将该相点及相应的邻域点拟合成 曲面；或 在所述相点所在的元素为角时，利用预设的数学方法将该相点及相应的邻域点拟合成 柱面。
5. 如权利要求1至4中任一项所述的点云平滑方法，其特征在于，所述预设的数学方法 为最小二乘法。
6. 如权利要求1至4中任一项所述的点云平滑方法，其特征在于，该方法还包括： 根据输入的点云数据，确定所述点云数据中每个点的法向量，并绘制法向量的原始直 线图。
7. 如权利要求6所述的点云平滑方法，其特征在于，该方法还包括： 根据所有投影点的坐标构建平滑后的曲面，并对所述平滑后的曲面进行H角网格化处 理； 确定所有投影点的法向量，并根据所确定的法向量绘制平滑处理后的法向量的直线 图； 输出所述法向量的原始直线图及平滑处理后的法向量的直线图。
8. 如权利要求1至4中任一项所述的点云平滑方法，其特征在于，所述的距离参数用于 作为判断噪声点的依据，根据输入的数字确定，或者是将所述输入的点云中所有相邻点之 间的距离的平均值作为所述的距离参数。
9. 一种点云平滑系统，应用于电子装置中，其特征在于，该系统包括： 输入模块，用于输入产品的点云数据，W及输入距离参数； 处理模块，用于根据所述点云数据构建曲面，并对所述曲面进行H角网格化； 计算模块，用于计算相邻点之间的距离，将计算的距离小于所述距离参数的点标记为 相点，所述相邻点为同一个H角形内的点； 所述的处理模块，还用于连接相邻的相点并得到所述点云数据的图形结构，及确定每 个相点的邻域点，所述邻域点包括与该相点相连的所有点； 所述的计算模块，还用于计算每个相点所对应的邻域点的个数，并根据该个数确定每 个相点所在的元素的类型，所述的元素包括面、边、角； 拟合模块，用于利用预设的数学方法将在预设类型的元素上的相点及对应的邻域点拟 合成相对应的预设类型的面； 投影模块，用于在相点所在的元素类型为面、边或角时，根据所述相点的坐标将所述相 点投影至与该相点对应的拟合后的面上，并确定所述相点对应的投影点的坐标；及 输出模块，用于输出所有相点对应的投影点的坐标。
10. 如权利要求9所述的点云平滑系统，其特征在于，所述的计算模块还用于： 在所计算的邻域点的个数大于等于第一预设数值时，确定所述相点所在的元素为面； 在所计算的邻域点的个数小于所述第一预设数值且大于等于第二预设数值时，确定所 述相点所在的元素为边； 在所计算的邻域点的个数小于所述第二预设数值且大于等于第H预设数值时，确定所 述相点所在的元素为角；或 在所计算的邻域点的个数等于所述第H预设数值时，确定所述相点为孤立点。
11. 如权利要求9所述的点云平滑系统，其特征在于，所述的拟合模块还用于： 在所述相点所在的元素为面时，利用预设的数学方法将该相点及相应的邻域点拟合成 平面； 在所述相点所在的元素为边时，利用预设的数学方法将该相点及相应的邻域点拟合成 曲面；或 在所述相点所在的元素为角时，利用预设的数学方法将该相点及相应的邻域点拟合成 柱面。
【专利摘要】一种点云平滑系统，包括：输入模块、处理模块、计算模块、拟合模块、投影模块及输出模块。利用上述模块，可对产品的点云数据构建曲面并进行三角网格化；根据相邻点之间的距离标记相点；确定每个相点的邻域点；确定每个相点所在的元素的类型；将在预设类型的元素上的相点及对应的邻域点拟合成相对应的预设类型的面；根据所述相点的坐标将所述相点投影至与该相点对应的拟合后的面上，并确定所述相点对应的投影点的坐标；及输出所有相点对应的投影点的坐标。本发明还提供一种点云平滑方法。利用本发明可对产品点云数据进行平滑处理。
【IPC分类】G06T17-30
【公开号】CN104574516
【申请号】CN201310483737
【发明人】谢鹏, 张旨光, 吴新元
【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
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月16日
【公告号】US20150106064