基于点云数据的3D建模方法技术

本发明专利技术公开一种基于点云数据的3D建模方法，可产生对应目标物的3D物件数据。方法是以不同角度拍摄目标物来获得多个2D影像及多个深度值，并依据多个2D影像及多个深度值产生多个点云数据。接着，方法对多个点云数据执行建模前处理以于各点云数据中滤除不属于目标物的点数据，并依据过滤后的多个点云数据执行3D建模处理以产生3D物件数据。本发明专利技术经由建模前处理可使所产生的3D物件数据具有较少的噪声而可适用于3D打印。

3D Modeling Method Based on Point Cloud Data

【技术实现步骤摘要】
基于点云数据的3D建模方法
本专利技术涉及3D建模方法，特别涉及基于点云数据的3D建模方法。
技术介绍
于现有的3D建模技术中，主要是由受过专业训练的绘图人员操作3D绘图软件来手动绘制3D物件并建立对应的3D物件数据。上述手动3D建模方式由于需对3D绘图软件进行操作，未受过专业训练的一般使用者并无法自行建立3D物件数据。上述问题也成为推广3D打印普及化的瓶颈。为解决上述问题，目前已有一种3D扫描器被提出。现有的3D扫描器可对目标物的不同角度进行扫描及深度量测，并产生不同角度的3D扫描数据。接着，使用者可操作建模软件来对不同角度的3D扫描数据执行3D建模处理以产生对应目标物的3D物件数据。然而，现有的3D扫描器于进行扫描时会连带扫描目标物周围的物体(如承载目标物的平台、背景或置于相同平台的其他物体)，这使得所产生的3D扫描数据会包括大量噪声(即包括不属于目标物的数据)。当对前述包括噪声的3D扫描数据进行3D建模处理后，所产生的3D物件数据会包括不属于目标物的其他3D物件数据(如属于桌面的3D物件数据)，而无法用于3D打印。现有的3D建模方法存在上述问题，而亟待更有效的方案被提出。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于点云数据的3D建模方法，可于建模处理前自扫描数据中滤除不属于目标物的部分数据。于一实施例中，一种基于点云数据的3D建模方法，用以产生对应一目标物的一3D物件数据，该基于点云数据的3D建模方法包括以下步骤：a)经由一3D扫描器取得该目标物的不同角度的多个2D影像及分别对应各该2D影像的多个像素的多个深度值；b)依据该多个2D影像及该多个深度值产生多个点云数据，其中各该点云数据包括多个点数据；c)对该多个点云数据执行一建模前处理以于各该点云数据中滤除不属于该目标物的该点数据；及d)依据过滤后的该多个点云数据执行一3D建模处理以产生该3D物件数据。如上所述，该步骤c)包括以下步骤：c11)于各该点云数据中设定一焦点数据；c12)依据各该点云数据的该多个点数据的坐标计算一过滤范围，其中各该点数据的坐标记录有各该点数据于该点云数据中的平面位置及该深度值；及c13)依据各该点云数据的该焦点数据及该过滤范围于各该点云数据中设定一过滤区域，并滤除位于该过滤区域外的该多个点数据，藉此于各该点云数据中滤除属于背景的该多个点数据及属于平台的该多个点数据。如上所述，该步骤c11)是将位于该点云数据中心的该点数据设定为该焦点数据。如上所述，该步骤c11)是对位于该点云数据中心区域的该多个点数据的坐标执行一平均计算以获得该焦点数据的坐标。如上所述，该步骤c12)是计算各该点云数据的该多个点数据的坐标之间的一标准差，并依据该标准差设定该过滤范围。如上所述，该步骤c)包括以下步骤：c21)于各该点云数据中选择至少三个该点数据；c22)依据该至少三个点数据决定一回归平面；c23)统计该点云数据中属于该回归平面的该多个点数据的数量以获得一群中数量；及c24)于该群中数量大于一群中临界值时于各该点云数据中滤除属于该回归平面的该多个点数据，藉此于各该点云数据中滤除属于平台的该多个点数据。如上所述，该步骤c24)包括以下步骤：c241)于当前的该群中数量大于该群中临界值时设定当前的该回归平面为一候选平面；c242)重复执行该步骤c21)至该步骤c23)及该步骤c241)直到一停止条件满足；及c243)自该多个候选平面中选择其中之一，并于各该点云数据中滤除属于所选择的该候选平面的该多个点数据。如上所述，该停止条件是重复执行该步骤c21)至该步骤c23)及该步骤c241)达一次数临界值，或是该多个候选平面的数量达到一数量临界值。如上所述，该步骤c23)是统计属于该回归平面及该回归平面的一延伸范围内的该多个点数据的数量以获得该群中数量；该步骤c243)是计算属于各该候选平面的该延伸范围内的该多个点数据与各该候选平面之间的一总距离，选择该总距离最小的该候选平面，并于各该点云数据中滤除属于所选择的该候选平面及该候选平面的该延伸范围内的该多个点数据。如上所述，该步骤c22)是依据至少三个该点数据的坐标计算一回归方程以决定该回归平面；该步骤c23)是于任一该点数据的坐标符合该回归方程时判定该点数据属于该回归平面。如上所述，该步骤c)包括以下步骤：c31)取得一深度临界值；及c32)于各该点云数据中滤除该深度值不小于该深度临界值的该多个点数据，藉此于各该点云数据中滤除属于背景的该多个点数据。如上所述，该基于点云数据的3D建模方法于该步骤d)之后更包括以下步骤：e1)于该3D物件数据中识别对应一平台物件的一平台物件数据；及e2)自该3D物件数据删除该平台物件数据。本专利技术经由建模前处理可使所产生的3D物件数据具有较少的噪声而可适用于3D打印。以下结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述，但不作为对本专利技术的限定。附图说明图1为本专利技术第一实施例的3D建模系统的架构图；图2A为本专利技术第二实施例的3D建模系统的示意图；图2B为本专利技术第三实施例的3D建模系统的示意图；图3为本专利技术第一实施例的3D建模方法的流程图；图4为本专利技术第二实施例的3D建模方法的部分流程图；图5为本专利技术第三实施例的3D建模方法的部分流程图；图6为本专利技术第四实施例的3D建模方法的部分流程图；图7为本专利技术第五实施例的3D建模方法的部分流程图；图8为本专利技术的点云数据的第一示意图；图9为本专利技术的点云数据的第二示意图；图10为本专利技术的点云数据的第三示意图；图11为本专利技术的点云数据的第四示意图；图12为本专利技术的点云数据的第五示意图；图13A为本专利技术的3D物件数据的第一示意图；图13B为本专利技术的3D物件数据的第二示意图。其中，附图标记：1…3D建模系统2…3D扫描器200…控制模块202…3D扫描模块204…记忆模块206…连接模块208…人机界面210…旋转平台3…电子装置30…电脑软件4…3D打印机50…目标物51…目标物52…背景53…平台54…过滤区域550-552…无效点数据60-64…点云数据70-79…点数据80…目标物件82…平台物件rx、ry、rz…过滤半径S100-S108…3D建模步骤S20-S24…3D过滤步骤S300-S310…平台过滤步骤S40-S42…背景过滤步骤S50-S52…平台物件删除步骤具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本专利技术的目的、方案及功效，但并非作为本专利技术所附权利要求保护范围的限制。首先，请参阅图1，为本专利技术第一实施例的3D扫描系统的架构图。本专利技术公开了一种基于点云数据的3D建模方法(下称3D建模方法)，是运用于3D建模系统1。3D建模系统包括3D扫描器2及电脑软件30。于一实施例中，电脑软件30储存于电子装置3(如笔记型电脑、平板电脑、个人电脑或云端服务器)的记忆体(图未标示)。前述记忆体可为非暂态电脑可读记录媒体。电脑软件30记录有电脑可执行的程序码。电子装置3的处理器(图未标示)执行电脑软件30后，可依据3D扫描器2所产生的3D扫描数据(如后述的点云数据)执行本专利技术各实施例的3D建模方法的各步骤。3D扫描器2主要包括3D扫描模块202、记忆模块204、连接模块206、人机界面208及电性连接上述模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于点云数据的3D建模方法，用以产生对应一目标物的一3D物件数据，其特征在于，该基于点云数据的3D建模方法包括以下步骤：a)经由一3D扫描器取得该目标物的不同角度的多个2D影像及分别对应各该2D影像的多个像素的多个深度值；b)依据该多个2D影像及该多个深度值产生多个点云数据，其中各该点云数据包括多个点数据；c)对该多个点云数据执行一建模前处理以于各该点云数据中滤除不属于该目标物的该点数据；及d)依据过滤后的该多个点云数据执行一3D建模处理以产生该3D物件数据。

【技术特征摘要】
1.一种基于点云数据的3D建模方法，用以产生对应一目标物的一3D物件数据，其特征在于，该基于点云数据的3D建模方法包括以下步骤：a)经由一3D扫描器取得该目标物的不同角度的多个2D影像及分别对应各该2D影像的多个像素的多个深度值；b)依据该多个2D影像及该多个深度值产生多个点云数据，其中各该点云数据包括多个点数据；c)对该多个点云数据执行一建模前处理以于各该点云数据中滤除不属于该目标物的该点数据；及d)依据过滤后的该多个点云数据执行一3D建模处理以产生该3D物件数据。2.如权利要求1所述的基于点云数据的3D建模方法，其特征在于，该步骤c)包括以下步骤：c11)于各该点云数据中设定一焦点数据；c12)依据各该点云数据的该多个点数据的坐标计算一过滤范围，其中各该点数据的坐标记录有各该点数据于该点云数据中的平面位置及该深度值；及c13)依据各该点云数据的该焦点数据及该过滤范围于各该点云数据中设定一过滤区域，并滤除位于该过滤区域外的该多个点数据，藉此于各该点云数据中滤除属于背景的该多个点数据及属于平台的该多个点数据。3.如权利要求2所述的基于点云数据的3D建模方法，其特征在于，该步骤c11)是将位于该点云数据中心的该点数据设定为该焦点数据。4.如权利要求2所述的基于点云数据的3D建模方法，其特征在于，该步骤c11)是对位于该点云数据中心区域的该多个点数据的坐标执行一平均计算以获得该焦点数据的坐标。5.如权利要求2所述的基于点云数据的3D建模方法，其特征在于，该步骤c12)是计算各该点云数据的该多个点数据的坐标之间的一标准差，并依据该标准差设定该过滤范围。6.如权利要求1所述的基于点云数据的3D建模方法，其特征在于，该步骤c)包括以下步骤：c21)于各该点云数据中选择至少三个该点数据；c22)依据该至少三个点数据决定一回归平面；c23)统计该点云数据中属于该回归平面的该多个点数据的数量以获得一群中数量；及c24)于该群中数量大于一群中临界值时于各该点云数据中滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈威廷，
申请(专利权)人：三纬国际立体列印科技股份有限公司，金宝电子工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71