基于边界点迭代的点云修复方法技术

本发明专利技术提供了一种基于边界点迭代的点云修复方法，首先对孔洞边界点云进行提取，并且在按欧式距离的大小对孔洞区域边界点进行排序。其次，根据孔洞边界点的邻域来拟合切平面，为了防止边界孔洞收缩速度过快或者过慢，选择多个尺度下的邻域点来拟合多个切平面，将其进行加权求和来确定需要填充的区域，为了更好的保证修复区域的表面与真实的表面向吻合，还需对整个孔洞邻域的点云表面变化趋势进行研究，考虑表面趋势变化最大和最小的方向，来控制多个切平面的权重，使得恢复的点云表面更让人满意。最后依据边界点中当前边界节点与下一个边界节点之间的方向向量和距离，来直接得到新的填充点。修复效果令人满意。修复效果令人满意。修复效果令人满意。

【技术实现步骤摘要】
基于边界点迭代的点云修复方法


[0001]本专利技术涉及一种基于边界点迭代的点云修复方法。

技术介绍

[0002]现有的点云孔洞进行修复的方法，存在速度慢、效率低、效果差的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种基于边界点迭代的点云修复方法。
[0004]为解决上述问题，本专利技术提供一种基于边界点迭代的点云修复方法，包括：
[0005]步骤S1，对带有孔洞的点云进行孔洞边界的提取，然后通过边界点与边界点的距离关系对孔洞边界点集进行排序，对排序后的边界点集进行平滑操作；
[0006]步骤S2，在优化孔洞边界后便开始孔洞的修复，通过对边界点的邻域拟合切平面得到填充区域的方向，应用多个尺度下的平面进行加权求和，然后求边界点邻域点与点间距离的高斯分布，得到距离参数，用来控制填充点的位置；
[0007]步骤S3，按排序后的当前边界点与下个边界点的方向为依据，直接生成新点，距离长度略小于当前边界点与下一个边界点的距离；通过判断孔洞邻域的表面趋势，找到其最大变化趋势与最小变化趋势来控制修复表面的整体变化趋势，以最终完成修复。
[0008]进一步的，在上述方法中，对带有孔洞的点云进行孔洞边界的提取，然后通过边界点与边界点的距离关系对孔洞边界点集进行排序，对排序后的边界点集进行平滑操作，包括：
[0009]Step1：输入带孔洞的原始点云，通过改进的质心法来获取点云的边界点集；再对边界点集进行欧式聚类得到孔洞边界点集Q；
[0010]Step2：对孔洞边界点进行平滑优化。
[0011]进一步的，在上述方法中，Step2，：对孔洞边界点进行平滑优化，包括：
[0012]首先，对孔洞边界点进行排序，设当前点为p,p∈Q，在Q中搜索距离p欧式距离最近的点做为下一个节点next_p，next_p∈Q；在以next_p做为当前节点p，继续做相同的搜索操作；对整个集合Q进行一个排序，然后在排序后对整个边界做平滑优化，若两节点间的距离过大，则在中间加上适当数量的点；若两边界节点间的距离过于小，则剔除该节点。
[0013]进一步的，在上述方法中，步骤S2，在优化孔洞边界后便开始孔洞的修复，通过对边界点的邻域拟合切平面得到填充区域的方向，应用多个尺度下的平面进行加权求和，然后求边界点邻域点与点间距离的高斯分布，得到距离参数，用来控制填充点的位置，包括：
[0014]Step3：将经过Step2处理过后的点云做为输入，进行点云的修复，在输入平化孔洞边界的点云后，对集合Q中的点进行迭代操作。
[0015]进一步的，在上述方法中，Step3：将经过Step2处理过后的点云做为输入，进行点云的修复，在输入平化孔洞边界的点云后，对集合Q中的点进行迭代操作，包括：
[0016](1)首先，选取某一点做为当前点pi，pi∈Q，以p为中心ri(i＝1,2,3....N，其中r1
<r2<r3<......<rN)为半径进行邻域搜索，进行切平面的拟合，这样根据半径的不同，拟合的切平面的大小也不同，然后以切平面越小给予权重越大为原则，对切平面进行加权求和得到最终的一个切向量，以此做为新点的生成方向。在对p进行k最近邻搜索，求的k邻域中点距离的高斯分布，做为填充新点的距离。
[0017](2)其次，判断新生成的点是否为无效点，若该点距离边界点距离过于接近或者出现在孔洞区域之外都视为无效基于剔除，然后将p
i+1
做为当前点重复(1)操作，将得到的新点做为初始点new_p
i
，若新生成的点new_p
i
距离边界节点p
i
距离过远则调整距离到合适位置。
[0018]进一步的，在上述方法中，步骤S3，按排序后的当前边界点与下个边界点的方向为依据，直接生成新点，距离长度略小于当前边界点与下一个边界点的距离；通过判断孔洞邻域的表面趋势，找到其最大变化趋势与最小变化趋势来控制修复表面的整体变化趋势，以最终完成修复，包括：
[0019]Step4：得到新的填充点new_p
i
后，依据附图3迭代原理，将p
i+1
与p
i
的方向向量n＝p
i+1
‑
p
i
做为新的生成点new_p
i+1
的方向，p
i+1
与p
i
间的距离为L，那么其中0<m≤1。
[0020]Step5：在生成每个新的填充点时都需要判断其是否有效，若无效则以当前边界点为p
i
，返回从Step3(1)开始执行。若有效返回重复Step4，直到孔洞得到收缩。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的优点是:
[0022]1.提出了采用按孔洞边界点逐点迭代的方式对点云孔洞进行修复的方法，有速度快、效率高、效果好的特点。
[0023]2.提出了采用多尺度下的切平面加权求和来进行填充方向的确定，采用多个尺度可以更好的使填充的方向与周围邻域点云表面的变化趋势相吻合，避免由于单个切平面导致孔洞收缩过快或者过慢的情况。
[0024]提出了对整个孔洞邻域的表面变化趋势进行整合，通过确定表面变化趋势最快以及最缓的情况来制约多平面的权重从而控制修复区域的表面能与真实表面更相似更加吻合。
附图说明
[0025]图1为本专利技术一实施例的孔洞边界处理图；
[0026]图2为本专利技术一实施例的孔洞修复图；
[0027]图3为本专利技术一实施例的沿孔边界迭代的新点生成原理图；
[0028]图4为本专利技术一实施例的带孔洞的点云图；
[0029]图5为本专利技术一实施例的真实点云图；
[0030]图6为本专利技术一实施例的修复后的效果图。
具体实施方式
[0031]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0032]图1为本专利技术一实施例的孔洞边界处理图；图2为本专利技术一实施例的孔洞修复图；图3为本专利技术一实施例的沿孔边界迭代的新点生成原理图；图4为本专利技术一实施例的带孔洞的点云图；图5为本专利技术一实施例的真实点云图；图6为本专利技术一实施例的修复后的效果图。
[0033]如图1所示，本专利技术提供一种基于边界点迭代的点云修复方法，包括：
[0034]步骤S1，对带有孔洞的点云进行孔洞边界的提取，然后通过边界点与边界点的距离关系对孔洞边界点集进行排序，对排序后的边界点集进行平滑操作；
[0035]步骤S2，在优化孔洞边界后便开始孔洞的修复，通过对边界点的邻域拟合切平面得到填充区域的方向，应用多个尺度下的平面进行加权求和，然后求边界点邻域点与点间距离的高斯分布，得到距离参数，用来控制填充点的位置；
[0036]步骤S3，按排序后的当前边界点与下个边界点的方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于边界点迭代的点云修复方法，其特征在于，包括：步骤S1，对带有孔洞的点云进行孔洞边界的提取，然后通过边界点与边界点的距离关系对孔洞边界点集进行排序，对排序后的边界点集进行平滑操作；步骤S2，在优化孔洞边界后便开始孔洞的修复，通过对边界点的邻域拟合切平面得到填充区域的方向，应用多个尺度下的平面进行加权求和，然后求边界点邻域点与点间距离的高斯分布，得到距离参数，用来控制填充点的位置；步骤S3，按排序后的当前边界点与下个边界点的方向为依据，直接生成新点，距离长度略小于当前边界点与下一个边界点的距离；通过判断孔洞邻域的表面趋势，找到其最大变化趋势与最小变化趋势来控制修复表面的整体变化趋势，以最终完成修复。2.如权利要求1所述的基于边界点迭代的点云修复方法，其特征在于，对带有孔洞的点云进行孔洞边界的提取，然后通过边界点与边界点的距离关系对孔洞边界点集进行排序，对排序后的边界点集进行平滑操作，包括：Step1：输入带孔洞的原始点云，通过改进的质心法来获取点云的边界点集；再对边界点集进行欧式聚类得到孔洞边界点集Q；Step2：对孔洞边界点进行平滑优化。3.如权利要求2所述的基于边界点迭代的点云修复方法，其特征在于，Step2，：对孔洞边界点进行平滑优化，包括：首先，对孔洞边界点进行排序，设当前点为p,p∈Q，在Q中搜索距离p欧式距离最近的点做为下一个节点next_p，next_p∈Q；在以next_p做为当前节点p，继续做相同的搜索操作；对整个集合Q进行一个排序，然后在排序后对整个边界做平滑优化，若两节点间的距离过大，则在中间加上适当数量的点；若两边界节点间的距离过于小，则剔除该节点。4.如权利要求3所述的基于边界点迭代的点云修复方法，其特征在于，步骤S2，在优化孔洞边界后便开始孔洞的修复，通过对边界点的邻域拟合切平面得到填充区域的方向，应用多个尺度下的平面进行加权求和，然后求边界点邻域点与点间距离的高斯分布，得到距离参数，用来控制填充点的位置，包括：Step3：将经过Step2处理过后的点云做为输入，进行点云的修复，在输入平化孔洞边界的点云后，对集合Q中的点进行迭代操作。5.如权利要求4所述的基于边界点迭代的点云修复方法，其特征在于，Step3：将经...

【专利技术属性】
技术研发人员：张益，董天祯，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：