骨架线引导的树状点云表面重建方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种骨架线引导的树状点云表面重建方法及装置。该骨架线引导的树状点云表面重建方法包括：S1，从输入的点云数据中提取骨架线；S2，在所述骨架线上的全部或部分骨架点处生成以骨架点为圆心的圆环，所述圆环所在平面与骨架线在所述圆环圆心处的切向量垂直；S3，利用三角面片连接相邻圆环重建出树木网格模型。该方法在提取出的骨架线上生成多个圆环，利用三角面片连接相邻圆环，这样重构出的树木网格模型能更好的保留输入点云数据的拓扑结构，不仅在与参考模型的相似度对比上表现出了很好的效果，同时避免了网格模型出现孔洞的现象，视觉上更具有真实性。

【技术实现步骤摘要】
骨架线引导的树状点云表面重建方法及装置
本专利技术涉及树木重建
，特别是涉及一种骨架线引导的树状点云表面重建方法及装置。
技术介绍
将真实世界中的模型重建为计算机内的数据模型，是计算机视觉、自动驾驶以及虚拟现实领域中的热点问题。而如何把真实世界中拓扑结构复杂的树木重建为具有几何形状的三维网格模型，一直是数字城市与数字林业工程研究领域内的重难点问题。以递归树模型为代表，早期的树木三维重建工作采用人工创造并修改模型，计算机辅助计算并展示的方式。随后的三维重建方法也出现过基于规则的L系统、Xfrog系统以及基于用户输入模型图的L系统等，然而这些方法重建后的模型不具备细节特征且精度不高。在随后的一段时间里，树木的三维重建建立在了输入数据为图像的基础之上，这其中也不乏使用机器学习的方法。在点云扫描设备得到快速发展后，该领域的研究重心逐渐转移，三维重建工作的输入逐渐变成了经扫描真实世界模型而获取到的点云模型，当中同样也有基于机器学习的方法。上述方法大多是基于场景的三维重建，而非场景内某个具体模型的三维重建，因此专用性不强。另外，由于树本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种骨架线引导的树状点云表面重建方法，其特征在于，包括：/nS1，从输入的点云数据中提取骨架线；/nS2，在所述骨架线上的全部或部分骨架点处生成以骨架点为圆心的圆环，所述圆环所在平面与骨架线在所述圆环圆心处的切向量垂直；/nS3，利用三角面片连接相邻圆环重建出树木网格模型。/n

【技术特征摘要】
1.一种骨架线引导的树状点云表面重建方法，其特征在于，包括：
S1，从输入的点云数据中提取骨架线；
S2，在所述骨架线上的全部或部分骨架点处生成以骨架点为圆心的圆环，所述圆环所在平面与骨架线在所述圆环圆心处的切向量垂直；
S3，利用三角面片连接相邻圆环重建出树木网格模型。


2.如权利要求1所述的骨架线引导的树状点云表面重建方法，其特征在于，所述S1包括：
S11，利用K近邻收缩方法对输入的点云数据进行收缩处理获得多个骨架点，按三维坐标顺序连接骨架点获得骨架线；
S12，将所述骨架线表示为无向无环图，所述骨架点为所述无向无环图中的节点；
S13，所述骨架点包括端骨架点、连接骨架点和分叉骨架点三种类型，则第i个骨架点vi的类型T(vi)为：



其中，deg(vi)表示骨架点vi的度，i为整数。


3.如权利要求1所述的骨架线引导的树状点云表面重建方法，其特征在于，在所述S2中，所述圆环半径的获取过程包括：
设第i个骨架点vi的圆环半径为ri(vi)，将第i个骨架点vi到点云数据中第i个骨架点vi的n个邻居数据点的欧式距离在骨架点vi指向骨架点vi的父节点的方向上的投影均值作为第i个骨架点vi的圆环半径ri(vi)：



其中，表示坐标系原点指向骨架点vi的向量，表示坐标系原点指向骨架点vi的n个邻居数据点中的第j个数据点的向量，θj表示与之间的向量夹角，表示连线指向骨架点vi的向量，骨架点为骨架点vi的父节点，n为正整数，所述


4.如权利要求3所述的骨架线引导的树状点云表面重建方法，其特征在于，按照如下公式对圆环半径进行优化：



其中，ri*(vi)表示第i个骨架点vi的圆环半径的一次优化值；τ表示分枝收缩阈值；所述dt(vi)表示第i个骨架点vi距离第i个骨架点vi所在分枝的末端的欧式距离，Vic≠φ，所述Vic表示骨架点vi的子节点集合，表示子节点集合Vic中编号为j'的子节点。


5.如权利要求4所述的骨架线引导的树状点云表面重建方法，其特征在于，所述圆环半径还应通过条件一或条件二进一步优化：
所述条件一为：其中，ri**(vi)表示第i个骨架点vi的圆环半径的二次优化值，表示第i个骨架点vi的父节点圆环半径的一次优化值，Vi表示第i个骨架点vi的父节点以及父节点迭代到根节点root的所有父节点构成的集合；vi,j”表示集合Vi中编号为j”的父节点，表示集合Vi中编号为j”的父节点圆环半径的一次...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘骥，王博韬，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50