，但又要逼近原始网格模 型。点云网格简化的方法有顶点删除法、三角形网格删除法、三角形网格合并法等。在本实 施例中，删除点判定模块103采用顶点删除法来简化点云网格模型，其顶点删除法能最好 的保持原始网格模型的特征。所述的删除点判定模块103将网格顶点到法向面的距离从大 到小排序，用简化比例乘以网格点数目得到要保留的点数目（例如η个），按照距离从大到 小找出该η个要保留的点，并删除其它对网格模型的几何特征影响较小的点和包含这些点 的网格。
[0036] 如图3所示，是采用顶点删除法来简化点云网格模型的示意图。在本实施例中，网 格顶点vl到其法向面的距离比较近，因此可以将该网格顶点vl从网格模型中删除掉。在 删除该网格顶点vl的同时与它相关的三角形网格vlv2v3、vlv2v6、vlv3v4、vlv5v6以及 vlv4v5也同时从网格模型中删除了。
[0037] 步骤S25,当删除部份点之后会造成局部点没有网格，局部网格化模块104将这些 没有网格的点重新进行局部三角网格化。由于删除一个点之后会造成与这个顶点相关的k 个三角形也删除了，会造成原始网格模型的局部没有网格，因此必须将这些局部点重新三 角网格化。在本实施例中，采用Delaunay网格化算法进行局部网格化，该Delaunay网格化 算法步骤如下：（1)生成一个满足条件的三角形，该三角形外接圆内没有其它点；（2)以其 中的三条边为基础向三个不同方向寻找满足的条件的点，生成新的三角形；（3)以新的三 角形为基础向四周扩展直到三角形网格充满整个区域。该Delaunay网格化算法的关键在 于每一个三角形的产生，而三角形的产生的关键在边的扩展，扩展边的实质是寻找满足一 定条件的第三个点做为新构成的三角形。边的扩展应该满足下面条件：（1)寻找点不再边 或其延长线上；（2)寻找点与待扩展三角形第三点在边的两侧；（3)三角形的每一条边最多 使用两次；(4)寻找点与边顶点构成的角应该够大。如图4所示，是采用Delaunay网格化 算法进行局部网格化的示意图。例如，局部网格化模块104利用Delaunay网格化算法针对 局部没有网格的点重新进行三角网格化，从而构建出了 v2v3v6及v3v4v5这两个三角形网 格。
[0038] 步骤S26,网格处理模块105将局部网格化的网格与原来没有删除的网格和点结 合组成一个新网格模型，并将该新网格模型进行平滑处理得到与原始网格模型具有几何特 征相似的简化网格模型。在三维网格模型的生成过程中，不可避免地会出现噪声，如何有效 地消除这些噪声已成为计算机辅助设计及计算机图形学领域的一个重要课题。在本实施 中，网格处理模块105通过一种距离均衡化算法对网格进行平滑处理，该距离均衡化算法 以顶点到其周围邻域平均平面的距离为出发点，通过控制顶点沿其法向方向移动使得该距 离达到一种均衡，同时采用法向量控制的平滑来得到与原始网格具有相似几何特征的简化 网格。
[0039] 如图5A-5C所示，是针对原始网格模型进行网格简化处理的示意图。图5A为原始 网格模型，其包含许多三角化的点云网格。图5B为采用简化比例为50%进行简化处理后的 简化网格模型，而图5C采用简化比例为10%进行简化处理后的简化网格模型。从图5A-C 的网格模型可以看出，图5B和图5C的简化网格模型与图5A的原始网格模型具有相似几何 特征。
[0040] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施例对 本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行 修改或者等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。
【主权项】
1. 一种点云网格简化系统，运行于计算机装置中，其特征在于，所述的点云网格简化系 统包括： 网格输入模块，用于接收点云三角网格化后的原始网格模型，以及接收根据网格简化 精度要求输入的网格简化比例； 法向面计算模块，用于计算原始网格模型中每一个网格顶点的法向面，以及计算每一 个网格顶点到其法向面的距离； 删除点判定模块，用于根据输入的简化比例和每一个网格顶点到法向面的距离判定出 对原始网格模型影响较小的点，以及从原始网格模型中将对原始网格模型影响较小的点和 包含该点的网格删除； 局部网格化模块，用于当从原始网格模型中删除部份点之后，将原始网格模型中局部 没有网格的点重新进行局部三角网格化；以及 网格处理模块，用于将局部网格化的网格与原来没有删除的网格和点结合组成一个新 网格模型，以及将该新网格模型进行平滑处理得到与原始网格具有几何特征相似的简化网 格模型。2. 如权利要求1所述的点云网格简化系统，其特征在于，所述的计算机装置连接有一 种扫描设备，该扫描设备是一种激光扫描仪或3D光学扫描仪。3. 如权利要求2所述的点云网格简化系统，其特征在于，所述的网格输入模块还用于 利用扫描设备对目标物件进行扫描得到目标物件的点云，以及将该目标物件的点云进行三 角网格化得到原始网格模型。4. 如权利要求1所述的点云网格简化系统，其特征在于，所述的删除对原始网格模型 影响较小的点和包含该点的网格包括步骤： 将每一个网格顶点到其法向面的距离从大到小排序； 用所述简化比例乘以网格点数目得到要保留的η个点数目； 按照距离从大到小找出该η个要保留的点；以及 删除其它对原始网格模型的几何特征影响较小的点和包含这些点的网格。5. 如权利要求1所述的点云网格简化系统，其特征在于，所述的局部三角网格化采用 一种Delaunay网格化算法，该Delaunay网格化算法包括如下步骤： 生成一个满足条件的三角形，该三角形外接圆内没有其它点； 以其中的三条边为基础向三个不同方向寻找满足的条件的点，生成新的三角形；以及 以新的三角形为基础向四周扩展直到三角形网格充满整个区域。6. -种点云网格简化方法，应用于计算机装置中，其特征在于，该方法包括步骤： 接收点云三角网格化后的原始网格模型，并接收根据网格简化精度要求输入的网格简 化比例； 计算原始网格模型中每一个网格顶点的法向面，并计算每一个网格顶点到其法向面的 距离； 根据输入的简化比例和每一个网格顶点到法向面的距离判定出对原始网格模型影响 较小的点； 从原始网格模型中将对原始网格模型影响较小的点和包含该点的网格删除； 当从原始网格模型中删除部份点之后，将原始网格模型中局部没有网格的点重新进行 局部三角网格化；以及 将局部网格化的网格与原来没有删除的网格和点结合组成一个新网格模型，并将新网 格模型进行平滑处理得到与原始网格具有几何特征相似的简化网格模型。7. 如权利要求6所述的点云网格简化方法，其特征在于，所述的计算机装置连接有一 种扫描设备，该扫描设备是一种激光扫描仪或3D光学扫描仪。8. 如权利要求7所述的点云网格简化方法，其特征在于，该方法还包括步骤： 利用所述扫描设备对目标物件进行扫描得到该目标物件的点云； 将所述目标物件的点云进行三角网格化得到原始网格模型。9. 如权利要求6所述的点云网格简化方法，其特征在于，所述的删除对原始网格模型 影响较小的点和包含该点的网格包括步骤： 将每一个网格顶点到其法向面的距离从大到小排序； 用所述简化比例乘以网格点数目得到要保留的η个点数目； 按照距离从大到小找出该η个要保留的点；以及 删除其它对原始网格模型的几何特征影响较小的点和包含这些点的网格。10. 如权利要求6所述的点云网格简化方法，其特征在于，所述的局部三角网格化采用 一种Delaunay网格化算法，该Delaunay网格化算法包括如下步骤： 生成一个满足条件的三角形，该三角形外接圆内没有其它点； 以其中的三条边为基础向三个不同方向寻找满足的条件的点，生成新的三角形；以及 以新的三角形为基础向四周扩展直到三角形网格充满整个区域。
【专利摘要】一种点云网格简化系统及方法，该方法包括步骤：接收点云三角网格化后的原始网格模型，并接收根据网格简化精度要求输入的网格简化比例；计算原始网格模型中每一个网格顶点的法向面，并计算每一个网格顶点到其法向面的距离；根据简化比例和每一个网格顶点到法向面的距离判定出对原始网格模型影响较小的点，并从原始网格模型中删除这些点和包含该点的网格；当从原始网格模型中删除部份点之后，将原始网格模型中局部没有网格的点重新进行局部三角网格化；将局部网格化的网格与原来没有删除的网格和点结合组成与原始网格具有几何特征相似的简化网格模型。实施本发明，能够快速有效地达到简化点云网格的效果。
【IPC分类】G06T17/30
【公开号】CN105469446
【申请号】CN201410453577
【发明人】吴新元, 谢鹏, 杨路, 张旨光
【申请人】富泰华工业（深圳）有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2014年9月5日
【公告号】US20160071327