帶有掃描線的激光點(diǎn)云構(gòu)網(wǎng)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種帶有掃描線的激光點(diǎn)云構(gòu)網(wǎng)方法，在相鄰掃描線之間構(gòu)建三角網(wǎng)模型，具體包括:在第i條掃描線L(i)上形成多個(gè)三角形的第一邊，該第一邊的二頂點(diǎn)之間的距離小于設(shè)定的閾值D1；在第i+1條掃描線L(i+1)上選擇點(diǎn)構(gòu)成三角形Ti；補(bǔ)充所述相鄰掃描線兩端的三角形Ri；補(bǔ)充所述三角形Ti之間空隙中的三角形Qi；重復(fù)上述步驟。本發(fā)明提供的帶有掃描線的激光點(diǎn)云構(gòu)網(wǎng)方法將激光點(diǎn)云構(gòu)建為三角網(wǎng)模型，用三角形填充點(diǎn)之間的空隙，能夠?qū)崿F(xiàn)任意位置的測(cè)量，并且利用激光點(diǎn)云掃描線這樣的原始信息，減少了構(gòu)建三角形頂點(diǎn)時(shí)備選點(diǎn)的范圍，提高了構(gòu)網(wǎng)的速度。
【專利說明】帶有掃描線的激光點(diǎn)云構(gòu)網(wǎng)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及模型構(gòu)建領(lǐng)域，尤其涉及一種帶有掃描線的激光點(diǎn)云構(gòu)網(wǎng)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]車載移動(dòng)激光掃描技術(shù)可以獲取表示周圍環(huán)境精確位置信息的三維點(diǎn)云，該技術(shù)的目的是對(duì)周圍環(huán)境的位置信息進(jìn)行模擬，在計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)對(duì)周圍環(huán)境的測(cè)量、分析等功能，然而激光點(diǎn)云中各點(diǎn)是離散的，在測(cè)量時(shí)，若目標(biāo)位置處于點(diǎn)之間，則不能測(cè)量；另一方面，激光點(diǎn)云中點(diǎn)的位置是固定的，當(dāng)顯示的激光點(diǎn)云密度較小時(shí)，很難看出物體本來(lái)的形狀，將激光點(diǎn)云構(gòu)建為模型之后，可以任意放大縮小顯示。
[0003]但是現(xiàn)有的車載點(diǎn)云構(gòu)網(wǎng)算法在構(gòu)建模型是,一般都是從激光點(diǎn)云的坐標(biāo)信息出發(fā)，沒有激光點(diǎn)云掃描線這樣的原始信息，構(gòu)網(wǎng)的速度比較慢。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在下文中給出關(guān)于本發(fā)明的簡(jiǎn)要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個(gè)概述并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡(jiǎn)化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。
[0005]本發(fā)明提供一種帶有掃描線的激光點(diǎn)云構(gòu)網(wǎng)方法，用于基于帶有掃描線的點(diǎn)云數(shù)據(jù)構(gòu)建三角網(wǎng)模型，每條所述掃描線上包含在同一掃描周期上獲得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；
[0006]在相鄰掃描線之間構(gòu)建三角網(wǎng)模型，具體包括:
[0007]S101:在第i條掃描線L⑴上形成多個(gè)三角形的第一邊P (i，j) P (i，j+1)，該第一邊的二頂點(diǎn)P(i，j)與P(i，j+1)之間的距離小于設(shè)定的閾值D1 ;其中，i為從1開始的整數(shù)，j為從0開始的整數(shù)；
[0008]S102:在第i+Ι條掃描線L(i+1)上選擇點(diǎn)P (i+1，k)，k為從0開始的整數(shù)，所述點(diǎn)P(i+1，k)與所述點(diǎn)P(i，j)、AP(i，j+1)構(gòu)成三角形Ti，使得所述三角形Ti的在L(i+1)上的頂角最大；
[0009]S103:補(bǔ)充所述相鄰掃描線兩端的三角形Ri ；
[0010]S104:補(bǔ)充所述三角形Ti之間空隙中的三角形Qi ；
[0011]S105:重復(fù)上述步驟S101至步驟S104。
[0012]本發(fā)明提供的帶有掃描線的激光點(diǎn)云構(gòu)網(wǎng)方法將激光點(diǎn)云構(gòu)建為三角形模型，用三角形填充點(diǎn)之間的空隙，能夠?qū)崿F(xiàn)任意位置的測(cè)量；另外，激光點(diǎn)云中點(diǎn)的位置是固定的，當(dāng)顯示的點(diǎn)云密度較小時(shí)，很難看出物體本來(lái)的形狀，通過本發(fā)明的方法將激光點(diǎn)云構(gòu)建為模型后，可以任意放大縮小顯示。并且本發(fā)明中的方法利用激光點(diǎn)云掃描線這樣的原始信息，在掃描線之間構(gòu)建三角形網(wǎng)，減少了構(gòu)建三角形頂點(diǎn)時(shí)備選點(diǎn)的范圍，提高了構(gòu)網(wǎng)的速度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0014]圖1為本發(fā)明中帶有掃描線的激光點(diǎn)云構(gòu)網(wǎng)方法流程圖；
[0015]圖2為本發(fā)明中相鄰兩條掃描線之間構(gòu)成三角形的示意圖；
[0016]圖3為本發(fā)明中補(bǔ)充掃描線兩端的三角形的示意圖；
[0017]圖4為本發(fā)明中補(bǔ)充三角形Ti之間空隙中三角形的示意圖；
[0018]圖5為本發(fā)明中帶有掃描線的激光點(diǎn)云構(gòu)網(wǎng)方法實(shí)現(xiàn)的建筑物激光點(diǎn)云構(gòu)網(wǎng)不意圖；
[0019]圖6為本發(fā)明中帶有掃描線的激光點(diǎn)云構(gòu)網(wǎng)方法實(shí)現(xiàn)的地面激光點(diǎn)云構(gòu)網(wǎng)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。在本發(fā)明的一個(gè)附圖或一種實(shí)施方式中描述的元素和特征可以與一個(gè)或更多個(gè)其它附圖或?qū)嵤┓绞街惺境龅脑睾吞卣飨嘟Y(jié)合。應(yīng)當(dāng)注意，為了清楚的目的，附圖和說明中省略了與本發(fā)明無(wú)關(guān)的、本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的部件和處理的表示和描述?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0021]如圖1所示為本發(fā)明中帶有掃描線的激光點(diǎn)云構(gòu)網(wǎng)方法的流程圖，用于基于帶有掃描線的點(diǎn)云數(shù)據(jù)構(gòu)建三角網(wǎng)模型，每條所述掃描線上包含在同一掃描周期上獲得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；所述帶有掃描線的激光點(diǎn)云構(gòu)網(wǎng)方法為在相鄰掃描線之間構(gòu)建三角網(wǎng)模型，具體包括:
[0022]S101:在第i條掃描線L⑴上形成多個(gè)三角形的第一邊P (i，j) P (i，j+1)，該第一邊的二頂點(diǎn)P(i，j)與P(i，j+1)之間的距離小于設(shè)定的閾值D1 ;其中，i為從1開始的整數(shù)，j為從0開始的整數(shù)；
[0023]S102:在第i+Ι條掃描線L (i+Ι)上選擇點(diǎn)P (i+1，k)，k為從0開始的整數(shù)，所述點(diǎn)P(i+1，k)與所述點(diǎn)P(i，j)、AP(i，j+1)構(gòu)成三角形Ti，使得所述三角形Ti的在L(i+1)上的頂角最大；
[0024]S103:補(bǔ)充所述相鄰掃描線兩端的三角形Ri ；
[0025]S104:補(bǔ)充所述三角形Ti之間空隙中的三角形Qi ；
[0026]S105:重復(fù)上述步驟S101至步驟S104。
[0027]本發(fā)明中的帶有掃描線的激光點(diǎn)云構(gòu)網(wǎng)方法將激光點(diǎn)云構(gòu)建為三角形網(wǎng)模型，用三角形填充點(diǎn)之間的空隙，能夠?qū)崿F(xiàn)任意位置的測(cè)量；而且利用激光點(diǎn)云掃描線這樣的原始信息，在掃描線之間構(gòu)建三角形網(wǎng)，減少了構(gòu)建三角形頂點(diǎn)時(shí)備選點(diǎn)的范圍，提高了構(gòu)網(wǎng)的速度。
[0028]如圖2所示為本發(fā)明中相鄰兩條掃描線之間構(gòu)成三角形的示意圖，首先圖2中的掃描線L(i)上設(shè)置有多個(gè)點(diǎn)P(i，j), i為從1開始的整數(shù)，j為從0開始的整數(shù)，即L(i)上有多個(gè)點(diǎn)ρα，ο)、ρα，1)、ρα，2)等等，所述多個(gè)點(diǎn)相鄰的兩兩相連，組成多條三角形的第一條邊。
[0029]為了保證構(gòu)成的三角網(wǎng)的精確度，兩兩相鄰的點(diǎn)相連之間的距離需小于設(shè)定的閾值D1。
[0030]隨后在掃描線L(i)相鄰的掃描線L(i+1)上選擇頂點(diǎn)P(i+1，k),與之前三角形第一條邊構(gòu)成一個(gè)三角形，所述頂點(diǎn)的選擇需要遵守角度最大原則，即形成的Z P(i，j)P (i+1, k)P (i, j+1)為最大，如圖2所示，構(gòu)成多個(gè)三角形ΤΙ、T2、T3等等。
[0031]在按照上面的步驟形成三角形的過程中，掃描線上下兩端會(huì)存在沒有參與構(gòu)成三角形的點(diǎn)，要將這些點(diǎn)也利用起來(lái)，需要補(bǔ)充所述掃描線兩端的三角形Ri，使得形成的三角網(wǎng)覆蓋的更廣，更加能夠?qū)崿F(xiàn)任意位置的測(cè)量。
[0032]可選的，其具體包括:對(duì)于所述掃描線L(i+1)上端未參與構(gòu)建所述三角形Ti的點(diǎn)P(i+1，m)，連接相同掃描線上相鄰點(diǎn)P(i+1，m+1)為所述三角形Ri的第一邊，所述掃描線Ui)最上端的第一個(gè)點(diǎn)P(i，0)與所述點(diǎn)P(i+l，m)、點(diǎn)P(i+l，m+l)構(gòu)成三角形；
[0033]對(duì)于所述掃描線L(i+Ι)下端未參與構(gòu)建所述三角形Ti的點(diǎn)P(i+l，m+n_l)，連接相同掃描線上相鄰點(diǎn)P(i+l，m+n-2)為所述三角形Ri的第一邊，所述掃描線L(i)最下端的最后一個(gè)點(diǎn)P(i，m-1)與所述點(diǎn)P(i+l，m+n-l)、點(diǎn)P(i+l，m+n-2)構(gòu)成三角形。
[0034]如圖3所示，所述掃描線L(i+Ι)上段未參與構(gòu)網(wǎng)的點(diǎn)P(i+1，m)與其相鄰的點(diǎn)、掃描線L(i)上第一個(gè)點(diǎn)構(gòu)成三角形R5 ;所述掃描線L(i+1)下段未參與構(gòu)網(wǎng)的點(diǎn)再形成三角形R6。
[0035]上述步驟S102中形成的三角形會(huì)存在相鄰三角形之間有空隙的情況，如圖4所示，為了使得三角形網(wǎng)覆蓋范圍更廣，需要將三角形Ti之間空隙中的三角形Qi補(bǔ)充起來(lái)；
[0036]可選的，具體包括:判斷所述三角形Ti和Ti+Ι在所述掃描線L(i+1)上的點(diǎn)是否為相鄰點(diǎn)；
[0037]若是，則直接由所述相鄰點(diǎn)與所述三角形Ti和Ti+Ι之間的公共頂點(diǎn)構(gòu)成三角形，
[0038]否則，連接所述三角形Ti和Ti+Ι在所述掃描線L(i+1)上的點(diǎn)之間的相鄰點(diǎn)為三角形的一條邊，與所述三角形Ti和Ti+Ι之間的公共點(diǎn)構(gòu)成三角形。
[0039]如圖4所示，掃描線中間補(bǔ)充三角形有多種情況，首先判斷兩個(gè)三角形在掃描線L(i+1)上的點(diǎn)是不是相鄰點(diǎn)，如果是，則為圖4中三角形T3和三角形T4之間的情況，掃描線L(i+1)上的兩個(gè)相鄰點(diǎn)為三角形的兩個(gè)點(diǎn)，三角形T3和T4的公共點(diǎn)為第三點(diǎn)，形成三角形Q8 ；
[0040]如果兩個(gè)三角形在掃描線L(i+Ι)上的點(diǎn)是不是相鄰點(diǎn)，為圖4中三角形T1和T2之間的情況，則連接著兩點(diǎn)之間的相鄰點(diǎn)，再分別與三角形T1和T2的公共點(diǎn)構(gòu)成三角形Q5和Q6，若三角形T1和T2在掃描線L(i+1)上的點(diǎn)之間存在多個(gè)為參與構(gòu)網(wǎng)的點(diǎn)，則能夠在三角形T1和T2之間形成多個(gè)補(bǔ)充三角形。
[0041]可選的，所述掃描線L(i+1)中間未參與構(gòu)建所述三角形Ti或所述三角形Qi的點(diǎn)P(i+1, j)與相鄰點(diǎn)P(i+1, j+1)組成三角形的第一條邊，在所述掃描線L(i)上選擇一個(gè)點(diǎn)，與所述三角形的第一條邊構(gòu)成三角形Ni，使得所述三角形Ni的在L(i)上的頂角最大。
[0042]除此之外，掃描線L(i+1)中間還存在相鄰的未參與構(gòu)網(wǎng)的點(diǎn)，需要通過步驟將上述未參與構(gòu)網(wǎng)的點(diǎn)利用起來(lái)，如圖4中三角形N7所示，連接掃描線L(i+Ι)中間未參與構(gòu)網(wǎng)的兩個(gè)點(diǎn)，再根據(jù)角度最大原則在掃描線L(i)上選擇第三個(gè)點(diǎn)，構(gòu)成三角形T7，所述三角形N7的頂角最大。
[0043]通過上面的步驟，掃描線L(i)和L(i+1)之間都構(gòu)成了三角形網(wǎng)，以此類推，掃描線L(i+1)和掃描線L(i+2)之間用相同的方法進(jìn)行構(gòu)網(wǎng)，提高了構(gòu)網(wǎng)的速度。
[0044]最后，對(duì)所有掃描線之間構(gòu)成的三角形進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量構(gòu)成的三角形的邊長(zhǎng)，若邊長(zhǎng)超過設(shè)定的閾值D2，D2不小于D1，則取消該三角形。
[0045]如圖5和圖6所示為利用本發(fā)明中的方法進(jìn)行構(gòu)網(wǎng)的示意圖，圖5為建筑物激光點(diǎn)云構(gòu)網(wǎng)示意圖，圖6為地面激光點(diǎn)云構(gòu)網(wǎng)示意圖。
[0046]本發(fā)明中的帶有掃描線的激光點(diǎn)云構(gòu)網(wǎng)方法通過利用激光點(diǎn)云掃描線這樣的原始信息，在掃描線之間構(gòu)建三角形網(wǎng)，減少了構(gòu)建三角形頂點(diǎn)時(shí)備選點(diǎn)的范圍，提高了構(gòu)網(wǎng)的速度；并且能夠?qū)崿F(xiàn)任意位置的測(cè)量。
[0047]最后應(yīng)說明的是:雖然以上已經(jīng)詳細(xì)說明了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，但是應(yīng)當(dāng)理解在不超出由所附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種改變、替代和變換。而且，本發(fā)明的范圍不僅限于說明書所描述的過程、設(shè)備、手段、方法和步驟的具體實(shí)施例。本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員從本發(fā)明的公開內(nèi)容將容易理解，根據(jù)本發(fā)明可以使用執(zhí)行與在此所述的相應(yīng)實(shí)施例基本相同的功能或者獲得與其基本相同的結(jié)果的、現(xiàn)有和將來(lái)要被開發(fā)的過程、設(shè)備、手段、方法或者步驟。因此，所附的權(quán)利要求旨在在它們的范圍內(nèi)包括這樣的過程、設(shè)備、手段、方法或者步驟。
【權(quán)利要求】
1.一種帶有掃描線的激光點(diǎn)云構(gòu)網(wǎng)方法，用于基于帶有掃描線的點(diǎn)云數(shù)據(jù)構(gòu)建三角網(wǎng)模型，每條所述掃描線上包含在同一掃描周期上獲得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)； 其特征在于，在相鄰掃描線之間構(gòu)建三角網(wǎng)模型，具體包括: 8101:在第1條掃描線[(1)上形成多個(gè)三角形的第一邊？(1^)9(1^+1)，該第一邊的二頂點(diǎn)？(丨，與？(1, ^1+1)之間的距離小于設(shè)定的閾值01 ；其中，1為從1開始的整數(shù)，』為從0開始的整數(shù)； 3102:^^1+1^^^^1(1+1)上選擇點(diǎn)？(1+1, 10，&為從0開始的整數(shù)，所述點(diǎn)9(1+1，10與所述點(diǎn)？ (1，彳)、點(diǎn)？(丨，^+1)構(gòu)成三角形丁1，使得所述三角形丁 1的在[(1+1)上的頂角最大； 8103:補(bǔ)充所述相鄰掃描線兩端的三角形尺1 ； 8104:補(bǔ)充所述三角形II之間空隙中的三角形； 8105:重復(fù)上述步驟3101至步驟3104。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有掃描線的激光點(diǎn)云構(gòu)網(wǎng)方法，其特征在于，所述“補(bǔ)充所述掃描線兩端的三角形虹”具體包括: 對(duì)于所述掃描線[(1+1)上端未參與構(gòu)建所述三角形II的點(diǎn)？(1+1,111),連接相同掃描線上相鄰點(diǎn)？(1+1, 111+1)為所述三角形虹的第一邊，所述掃描線[(1)最上端的第一個(gè)點(diǎn)^(1,0)與所述點(diǎn)？(1+1,111) ^9(1+1,111+1)構(gòu)成三角形； 對(duì)于所述掃描線[(1+1)下端未參與構(gòu)建所述三角形II的點(diǎn)？ (1+14+11-1)，連接相同掃描線上相鄰點(diǎn)？(1 + 1,111+11-2)為所述三角形虹的第一邊，所述掃描線[(1)最下端的最后一個(gè)點(diǎn)？ (1, 111-1)與所述點(diǎn)？ (1 + 1, 111+11-1)、點(diǎn)？ (1 + 1, 111+11-2)構(gòu)成三角形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有掃描線的激光點(diǎn)云構(gòu)網(wǎng)方法，其特征在于，所述“補(bǔ)充所述三角形II之間空隙中的三角形01”具體包括: 判斷所述三角形II和11+1在所述掃描線[(1+1)上的點(diǎn)是否為相鄰點(diǎn)； 若是，則直接由所述相鄰點(diǎn)與所述三角形II和11+1之間的公共頂點(diǎn)構(gòu)成三角形， 否則，連接所述三角形II和11+1在所述掃描線[(1+1)上的點(diǎn)之間的相鄰點(diǎn)為三角形的一條邊，與所述三角形II和11+1之間的公共點(diǎn)構(gòu)成三角形。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶有掃描線的激光點(diǎn)云構(gòu)網(wǎng)方法，其特征在于，還包括: 所述掃描線1(1+1)中間未參與構(gòu)建所述三角形II或所述三角形的點(diǎn)？ (1+1, 與相鄰點(diǎn)？(1+1, ^1)組成三角形的第一條邊，在所述掃描線[(1)上選擇一個(gè)點(diǎn)，與所述三角形的第一條邊構(gòu)成三角形附，使得所述三角形附的在[(1)上的頂角最大。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的帶有掃描線的激光點(diǎn)云構(gòu)網(wǎng)方法，其特征在于，還包括: 測(cè)量構(gòu)成的三角形的邊長(zhǎng)，若邊長(zhǎng)超過設(shè)定的閾值02，02不小于01，則取消該三角形。
【文檔編號(hào)】G06T7/00GK104318579SQ201410641858
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】鐘若飛, 劉穎, 曾凡洋 申請(qǐng)人:鐘若飛