一种曲面重建方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种曲面重建方法、装置、设备及存储介质。该方法包括：获取点云数据，并通过对点云数据进行八叉树空间分割，获取点云八叉树；根据点云八叉树的层级结构，以获取点云数据对应的细层点集和多个粗层点集，并基于预设距离阈值获取更新细层点集和各更新粗层点集；根据预设正则化参数分别对更新细层点集和各更新粗层点集进行隐式曲面插值，以获取细层拟合曲面和各粗层插值曲面，并根据细层拟合曲面和各粗层插值曲面，获取隐式曲面。本实施例的技术方案，通过在曲面重建过程中，新增预设距离阈值以对点云数据进行筛选，以及新增预设正则化参数对函数矩阵进行正则化，可以在提升曲面重建效率的同时，提升曲面重建的鲁棒性。提升曲面重建的鲁棒性。提升曲面重建的鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
一种曲面重建方法、装置、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及计算机
，尤其涉及一种曲面重建方法、装置、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]随着虚拟现实和数字娱乐的快速发展，基于三维扫描仪所获得的离散点云数据重建曲面已被广泛应用在计算机图形学、逆向工程、计算机辅助设计与制造等热门领域中。在离散点云重建曲面的各方法中，隐式曲面法因能够表示拓扑结构复杂的形体、对轻微的噪声不敏感等特点得到广泛应用。
[0003]目前，现有的基于隐式曲面法的曲面重建方法，通常包括自动的非封闭隐式曲面重建方法，以及基于噪声分类与移动最小二乘的点云数据泊松曲面重建方法。其中，自动的非封闭隐式曲面重建方法，通过采用隐式曲面三维重建的泊松方法对输入的非封闭点云模型进行重建，以自动生成封闭的三角网格曲面模型；之后，初始化封闭的三角网格曲面的三角点，并选取比对的样本三角点，计算样本三角点到原始输入点的平均最大距离，并将其设为分隔阈值；最终利用分隔阈值对重建生成的三角网格曲面进行自动分隔，以去除非实体上不合理的三角面片，从而得到边缘光顺正确的非封闭曲面。基于噪声分类与移动最小二乘的点云数据泊松曲面重建方法，通过点云数据模型对噪声点分类处理，并引入到点云数据等值面的向量场估计中进行相应光顺处理，从而形成新的样本点，之后利用移动最小二乘法精确计算修正点云数据法向量，再进行表面重建，以形成细节丰富的三维曲面。
[0004]然而，对于自动的非封闭隐式曲面重建方法，在初始化三角网格曲面三角点时，需要处理的三角点过多，增加了计算和存储的消费，无法实现快速重构；而对于基于噪声分类与移动最小二乘的点云数据泊松曲面重建方法，需要采用多种滤波法对噪声点云进行降噪处理，再计算修复后的点云的法向量，故计算复杂度较高。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种曲面重建方法、装置、设备及存储介质，可以降低曲面重建的计算复杂度，可以在提升曲面重建效率的同时，提升曲面重建的鲁棒性。
[0006]根据本专利技术的一方面，提供了一种曲面重建方法，包括：
[0007]获取待重建的点云数据，并通过对所述点云数据进行八叉树空间分割，获取所述点云数据对应的点云八叉树；
[0008]根据所述点云八叉树的层级结构对所述点云数据进行分割，以获取所述点云数据对应的细层点集和至少一个粗层点集，并基于预设距离阈值对所述细层点集和各所述粗层点集进行点筛选，以获取更新细层点集和各更新粗层点集；
[0009]根据预设正则化参数分别对所述更新细层点集和各所述更新粗层点集进行隐式曲面插值，以获取细层拟合曲面和各粗层插值曲面，并根据所述细层拟合曲面和各所述粗层插值曲面，获取所述点云数据对应的隐式曲面。
[0010]根据本专利技术的另一方面，提供了一种曲面重建装置，包括：
[0011]点云八叉树获取模块，用于获取待重建的点云数据，并通过对所述点云数据进行八叉树空间分割，获取所述点云数据对应的点云八叉树；
[0012]点集获取模块，用于根据所述点云八叉树的层级结构对所述点云数据进行分割，以获取所述点云数据对应的细层点集和至少一个粗层点集，并基于预设距离阈值对所述细层点集和各所述粗层点集进行点筛选，以获取更新细层点集和各更新粗层点集；
[0013]隐式曲面获取模块，用于根据预设正则化参数分别对所述更新细层点集和各所述更新粗层点集进行隐式曲面插值，以获取细层拟合曲面和各粗层插值曲面，并根据所述细层拟合曲面和各所述粗层插值曲面，获取所述点云数据对应的隐式曲面。
[0014]根据本专利技术的另一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
[0015]至少一个处理器；以及
[0016]与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
[0017]所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本专利技术任一实施例所述的曲面重建方法。
[0018]根据本专利技术的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本专利技术任一实施例所述的曲面重建方法。
[0019]本专利技术实施例的技术方案，通过获取待重建的点云数据，并通过对点云数据进行八叉树空间分割，获取点云数据对应的点云八叉树；之后，根据点云八叉树的层级结构对点云数据进行分割，以获取点云数据对应的细层点集和多个粗层点集，并基于预设距离阈值对细层点集和各粗层点集进行点筛选，以获取更新细层点集和各更新粗层点集；最终，根据预设正则化参数分别对更新细层点集和各更新粗层点集进行隐式曲面插值，以获取细层拟合曲面和各粗层插值曲面，并根据细层拟合曲面和各粗层插值曲面，获取点云数据对应的隐式曲面；通过在曲面重建过程中，新增预设距离阈值以对点云数据进行筛选，以及新增预设正则化参数对函数矩阵进行正则化，可以降低曲面重建的计算复杂度，并可以在提升曲面重建效率的同时，提升曲面重建的鲁棒性。
[0020]应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本专利技术的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本专利技术的范围。本专利技术的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1A是根据本专利技术实施例一提供的一种曲面重建方法的流程图；
[0023]图1B是根据本专利技术实施例一提供的一种八叉树的划分结构示意图；
[0024]图1C是根据本专利技术实施例一提供的一种逼近点处小的邻域内的形状示意图；
[0025]图1D是根据本专利技术实施例一提供的一种离面点的添加示意图；
[0026]图1E是根据本专利技术实施例一提供的一种拟合精度和拟合速度之间的关系示意图；
[0027]图2A是根据本专利技术实施例二提供的一种曲面重建方法的流程图；
[0028]图2B是根据本专利技术实施例二提供的一种曲面重建方法的流程示意图；
[0029]图3是根据本专利技术实施例三提供的一种曲面重建装置的结构示意图；
[0030]图4是实现本专利技术实施例的曲面重建方法的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0031]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0032]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“目标”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种曲面重建方法，其特征在于，包括：获取待重建的点云数据，并通过对所述点云数据进行八叉树空间分割，获取所述点云数据对应的点云八叉树；根据所述点云八叉树的层级结构对所述点云数据进行分割，以获取所述点云数据对应的细层点集和至少一个粗层点集，并基于预设距离阈值对所述细层点集和各所述粗层点集进行点筛选，以获取更新细层点集和各更新粗层点集；根据预设正则化参数分别对所述更新细层点集和各所述更新粗层点集进行隐式曲面插值，以获取细层拟合曲面和各粗层插值曲面，并根据所述细层拟合曲面和各所述粗层插值曲面，获取所述点云数据对应的隐式曲面。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述点云八叉树的层级结构对所述点云数据进行分割，以获取所述点云数据对应的细层点集和至少一个粗层点集，包括：根据所述点云八叉树中各叶子节点对应的三维点，获取细层点集；所述点云八叉树的叶子节点与所述点云数据的三维点一一对应；计算得到各所述叶子节点对应的三维点匹配的矩心和单位平均法向量，并根据各所述叶子节点对应的三维点匹配的矩心和单位平均法向量，获取初始粗层点集，并根据所述初始粗层点集获取各其他粗层点集；其中，所述细层点集的数量和所述粗层点集的数量的和值等于所述点云八叉树的深度。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于预设距离阈值对所述细层点集和各所述粗层点集进行点筛选，以获取更新细层点集和各更新粗层点集，包括：计算得到当前点对应的预设紧支径向基函数值和梯度模值，并根据所述预设紧支径向基函数值和所述梯度模值，获取所述当前点对应的约束距离值；获取所述当前点对应的支径值，并在检测到所述当前点对应的约束距离值小于所述预设距离阈值和所述支径值的乘积时，删除所述当前点。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，获取所述当前点对应的支径值，包括：获取所述当前点所在点集对应的点云八叉树层级，以及所述点云八叉树的根节点对应的对角线长度；根据所述当前点所在点集对应的点云八叉树层级和所述根节点对应的对角线长度，获取所述当前点对应的支径值。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据预设正则化参数分别对所述更新细层点集和各所述更新粗层点集进行隐式...

【专利技术属性】
技术研发人员：张娟，邹馨仪，吴俊蓉，马通，任亚东，李骁，
申请(专利权)人：中国农业银行股份有限公司，
类型：发明
国别省市：