点云修补方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种点云处理方法及系统，尤其是设及一种修补缺失点云的方法及系 统。
【背景技术】
[0002] Ξ维扫描设备扫描待量测产品生成点云时，由于扫描设备本身的原因或者其他外 界因素的干扰，在Ξ维扫描设备难W扫描到的位置及贴有标志点的位置会造成点云的缺 失。现有的点云处理系统中，点云修补一般通过简单点云拟合缺失曲面，用曲面上的点填补 缺失处的点。该种点云修补方法容易造成缺失处填充痕迹明显，而且可能导致点云的失真 及变形。
【发明内容】
[0003] 鉴于W上内容，有必要提供一种点云修补方法及系统，可W实现缺失点云的高精 度修补，既确保了填充的自然性，又保证了待量测产品的形状不会改变。
[0004] 一种点云修补方法，应用于电子装置中，该方法包括步骤：（a)导入产品的点云数 据，W及接收用户输入的点间距及曲率过滤参数；（b)在所述点云数据中确定一个待修补 区域，并确定该待修补区域的最小包围盒；（C)于该待修补区域外且该最小包围盒内选取 预设数量的点，将所选取的点拟合成B样条曲面；（d)根据所述点间距在B样条曲面上插值 W获得多个离散点，并将该多个离散点填补至所述待修补区域中；（e)根据所述点间距及 曲率过滤参数，确定并删除所述待修补区域的杂乱点；（f)判断所述点云数据中是否还存 在其他的待修补区域，当所述点云数据中还存在其他的待修补区域时，返回步骤（b);及当 所述点云数据中不存在其他的待修补区域时，对经过填补的点云数据进行平滑处理。 阳0化]一种点云修补系统，运行于电子装置中，该系统包括：数据接收模块，用于导入产 品的点云数据，W及接收用户输入的点间距及曲率过滤参数；区域确定模块，用于当所述点 云数据中存在待修补区域时，在所述点云数据中确定一个待修补区域，并确定该待修补区 域的最小包围盒；曲面拟合模块，用于在该待修补区域外且该最小包围盒内选取预设数量 的点，将所选取的点拟合成B样条曲面；孔桐填补模块，用于根据所述点间距在B样条曲面 上插值W获得多个离散点，并将该多个离散点填补至所述待修补区域中；过滤模块，用于根 据所述点间距及曲率过滤参数，确定并删除所述待修补区域的杂乱点；判断模块，用于判断 所述点云数据中是否还存在其他的待修补区域；及平滑处理模块，用于当所述点云数据中 不存在其他的待修补区域时，对经过填补的点云数据进行平滑处理。
[0006] 相较于现有技术，本发明所提供的点云修补方法及系统，可W实现缺失点云的高 精度修补，既确保了填充的自然性，又保证了待量测产品的形状不会改变。
【附图说明】
[0007] 图1是本发明点云修补系统较佳实施例的硬件架构图。
[0008] 图2是本发明点云修补系统较佳实施例的功能模块图。
[0009] 图3是本发明点云修补方法较佳实施例的作业流程图。
[0010] 图4是本发明所生成的Ξ次B样条曲面的示例图。
[0011] 主要元件符号说明^
^^ 如下【具体实施方式】将结合上述附图进一步说明本发明。
【具体实施方式】
[0012] 参阅图1所示，是本发明点云修补系统较佳实施例的硬件架构图。该点云修补 系统10运行于电子装置100中，该电子装置100可W是计算机、服务器、编程逻辑控制器 (Programmable Logic Controller, PLC)、测量机台、或者其它具备运算能力的电子装置。
[0013] 所述电子装置100还包括部件，如处理器20、存储单元30及显示单元40。电子装 置100的部件10-40通过系统总线进行通信。
[0014] 所述处理器20用于执行所述点云修补系统10 W及在所述电子装置100内安装的 各类软件，例如操作系统等。所述存储单元30可W是硬盘，或者其他类型的存储卡或存储 设备。所述的存储单元30用于存储各类数据，例如，不同产品的点云数据及用于存储利用 所述点云修补系统10所设置、接收及处理后的数据。所述的显示单元40用于显示各类可 视化数据。
[0015] 参阅图2所示，是本发明点云修补系统较佳实施例的功能模块图。在本实施方式 中，所述点云修补系统10包括多个功能模块，分别是：数据接收模块11、区域确定模块12、 曲面拟合模块13、孔桐填补模块14、过滤模块15、判断模块16、及平滑处理模块17。本发明 所称的模块是指一种能够被处理器20所执行并且能够完成固定功能的一系列计算机程序 段，其存储在存储单元30中。在本实施例中，关于各模块的功能将在图3的流程图中具体 描述。
[0016] 参阅图3所示，是本发明点云修补方法较佳实施例的流程图。
[0017] 步骤S310,数据接收模块11导入产品的点云数据，W及接收用户输入的参数。所 述点云数据包括，但不限于：点的Ξ维坐标、点的标识及点云总数等。所述点云数据可W从 电子装置100的存储单元30中导入，也可W从其他外接的存储设备或者点云扫描装置中导 入。
[0018] 在本实施方式中，所述输入的参数包括，但不限于：点间距及曲率过滤参数等。该 点间距可W根据用户输入的数字进行确定，或者是将所述点云数据中所有相邻点之间的距 离的平均值作为所述点间距议称点平均间距)。此外，在其他实施方式中，所述点间距还可 W是根据预设规则进行动态生成。
[0019] 在本实施方式中，所述曲率过滤参数用于过滤曲率变化太大的点。所述曲率过滤 参数由系统或用户设置，如为0.8。需要说明的是，所述点云数据中的各点的曲率均为0至 1中的一个数值。
[0020] 步骤S320,区域确定模块12在所述点云数据中确定一个待修补区域，并确定该待 修补区域的最小包围盒。该最小包围盒可W为，但不限于，所述待修补区域的最小外包矩 形。
[0021] 在本实施方式中，所述待修补区域通过接收用户的选择而确定，或由区域确定模 块12根据预设方法来确定。例如，该预设方法为：区域确定模块12判断在点云数据中是否 有孔桐缺失点云数据的面积大于一个预设面积，并在点云数据中有孔桐缺失点云数据的面 积大于所述预设面积时，即确定该孔桐为待修补区域。所述预设面积根据造成点云数据缺 失的物体(例如标志点）的面积来确定，如为造成点云数据缺失的物体的面积的80%。
[0022] 步骤S330,曲面拟合模块13于该待修补区域外且该最小包围盒内选取预设数量 的点，利用预设的数学方法将所选取的点拟合成B样条曲面。所述预设的数学方法可W是 牛顿迭代法，或者现有技术中采用的其他数学方法。采用牛顿迭代法可W加快拟合B样条 曲面的速度。
[0023] 所述B样条曲面可W为Ξ次B样条曲面，W实现产品特征的最大保留，拟合成的Ξ 次B样条曲面如图4所示。
[0024] 在本实施方式中，所述预设数量的点均匀离散地分布于所述待修补区域外且位于 所述最小包围盒内，例如，每隔一个第一预设距离选取一个点，W获得所述预设数量的点， 该第一预设距离为矩形总边长的一半。所述点的预设数量由用户或系统预设，如为5。
[00巧]步骤S340,孔桐填补模块14根据所述点间距在B样条曲面上插值W获得多个离散 点，并将该多个离散点填补至所述待修补区域中。
[00%] 在本实施方式中，孔桐填补模块14根据所述点间距在