一种点云八叉树森林构建方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种点云八叉树森林构建方法及系统，本方案通过对点云数据进行初始格网划分后，再对初始格网的尺寸及其内点云数量均超阈值的初始格网进行了子格网划分，最后又对竖直方向上的格网进行划分，得到最终的目标格网集合；并通过在目标格网集合中的每个格网构建八叉树，最终实现了点云八叉树森林的构建。通过采用两次平面划分，高程划分，八叉树划分对点云进行自适应的空间分割，划分为八叉树森林后，在数据分析处理、显示渲染应用中，便于进行并行处理，极大地提高了处理效率。极大地提高了处理效率。极大地提高了处理效率。

【技术实现步骤摘要】
一种点云八叉树森林构建方法及系统


[0001]本专利技术涉及点云八叉树
，具体涉及一种点云八叉树森林构建方法及系统。

技术介绍

[0002]随着大规模三维数据采集技术的不断发展，三维激光扫描设备得到了广泛的应用。它能够对目标场景进行完整的点云坐标采集，在三维空间进行自动的高精度扫描，真实的描述目标场景的整体结构和形态特征，快速获取目标场景点云数据。在对点云进行查询检索、分析处理、渲染显示应用中，一般使用八叉树对点云进行空间划分与数据组织。在数据查询与渲染中，常常需要对数据进行并行处理，而传统八叉树只有树结构，难于并行化。
[0003]因此，亟需一种八叉树森林构建方法，能够在应用过程中，容易实现并行化处理。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术提出一种点云八叉树森林构建方法及系统，以解决现有技术中存在的在数据查询与渲染中，常常需要对数据进行并行处理，而传统八叉树只有树结构，难于并行化的技术问题。
[0005]一种点云八叉树森林构建方法，包括：计算所有的点云数据坐标范围；划分所述点云数据的初始格网；对初始格网的尺寸及其内点云数量均超阈值的初始格网进行子格网划分；在竖直方向上对所有格网进行再次划分，得到目标格网集合；对所述目标格网集合中的每个格网构建八叉树，得到点云八叉树森林。
[0006]在其中一个实施例中，划分所述点云数据的初始格网步骤，包括：获取点云数据坐标范围中左下角的坐标范围最小值，以及右上角的坐标范围最大值；预设格网划分尺寸，根据所述格网划分尺寸、坐标范围最小值、坐标范围最大值，确定格网划分的行数和列数；根据所述行数和列数将所述点云数据坐标范围进行划分，得到初始格网。
[0007]在其中一个实施例中，划分所述点云数据的初始格网步骤，还包括：根据点云数据坐标和预设的格网划分尺寸，计算点云数据对应的格网行列号；并根据点云数据对应的格网行列号的索引，将所述点云数据加入到对应的格网索引数组中；重复上述步骤，直至所有的点云数据均加入格网索引数组中，完成点云数据的初始格网划分。
[0008]在其中一个实施例中，竖直方向上对所有格网进行再次划分，得到目标格网集合步骤，包括：计算每个格网的竖直划分数；对所述竖直划分数大于1的格网进行竖直划分；计算格网的高程间隔；根据所述竖直划分数和所述高程间隔，对格网进行竖直划分，得到目标格网。
[0009]在其中一个实施例中，对所述目标格网集合中的每个格网构建八叉树，得到点云八叉树森林步骤，包括：定义每个八叉树节点包括的点云数量最小值和八叉树最大层级；将当前格网作为八叉树的根节点，若所述根节点的点数小于点云数量最小值，则停止节点划分；若所述根节点的点数大于或等于点云数量最小值时，以所述根节点的三维中心坐标为
中心，沿着坐标轴在三个方向上进行划分，得到八个子节点；将所述子节点作为新的根节点进行判断和划分，直至均小于所述点云数量最小值为止，完成八叉树的构建；构建的所有的八叉树组合成点云八叉树森林。
[0010]在其中一个实施例中，对所述目标格网集合中的每个格网构建八叉树，得到点云八叉树森林步骤之后，还包括：将所述点云八叉树森林输入文件中进行存储。
[0011]在其中一个实施例中，将所述点云八叉树森林输入文件中进行存储步骤，包括：将所述八叉树的坐标索引数组按照顺序进行存储；根据坐标索引数组存储的顺序，对应存储所述八叉树的属性。
[0012]一种点云八叉树森林构建系统，包括范围计算模块、格网划分模块和八叉树构建模块，其中：所述范围计算模块用于，计算所有的点云数据坐标范围；所述格网划分模块用于，划分所述点云数据的初始格网；所述格网划分模块还用于，对初始格网的尺寸及其内点云数量均超阈值的初始格网进行子格网划分；所述格网划分模块还用于，在竖直方向上对所有格网进行再次划分，得到目标格网集合；所述八叉树构建模块用于，对所述目标格网集合中的每个格网构建八叉树，得到点云八叉树森林。
[0013]一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述各个实施例中所述的一种点云八叉树森林构建方法的步骤。
[0014]一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述各个实施例中所述的一种点云八叉树森林构建方法的步骤。
[0015]由上述技术方案可知，本专利技术的有益技术效果如下：
[0016]1.本方案通过对点云数据进行初始格网划分后，再对初始格网的尺寸及其内点云数量均超阈值的初始格网进行了子格网划分，最后又对竖直方向上的格网进行划分，得到最终的目标格网集合；并通过在目标格网集合中的每个格网构建八叉树，最终实现了点云八叉树森林的构建。本方案通过采用两次平面划分，高程划分，八叉树划分对点云进行自适应的空间分割，划分为八叉树森林后，在数据分析处理、显示渲染应用中，便于进行并行处理，极大地提高了处理效率。
[0017]2.通过将八叉树的坐标索引数组按照顺序进行存储；并根据坐标索引数组存储的顺序，对应存储八叉树的属性，则实现了按照坐标顺序进行存储，从而建立的八叉树森林坐标与属性数组分别连续存储，可较小数据读入的数量，并且空间上相邻的坐标与属性在磁盘上相邻存储，能够便于加快数据范围效率。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0019]图1为一个实施例中一种点云八叉树森林构建方法的流程示意图；
[0020]图2为一个实施例中一种点云八叉树森林构建系统的结构框图；
[0021]图3是一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
[0022]下面将结合附图对本专利技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0023]需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域技术人员所理解的通常意义。本公开实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”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。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开实施例的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。本公开实施例中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，A/B表示：A或B。术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，表示：A或B，或，A和B这三种关系。术语“对应”可以指的是一种关联关系或绑定关系，A与B相对应指的是A与B之间是一种关联关系或绑定关系。
[0024]文中：cell本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种点云八叉树森林构建方法，其特征在于，包括：计算所有的点云数据坐标范围；划分所述点云数据的初始格网；对初始格网的尺寸及其内点云数量均超阈值的初始格网进行子格网划分；在竖直方向上对所有格网进行再次划分，得到目标格网集合；对所述目标格网集合中的每个格网构建八叉树，得到点云八叉树森林。2.根据权利要求1所述的一种点云八叉树森林构建方法，其特征在于，划分所述点云数据的初始格网步骤，包括：获取点云数据坐标范围中左下角的坐标范围最小值，以及右上角的坐标范围最大值；预设格网划分尺寸，根据所述格网划分尺寸、坐标范围最小值、坐标范围最大值，确定格网划分的行数和列数；根据所述行数和列数将所述点云数据坐标范围进行划分，得到初始格网。3.根据权利要求1所述的一种点云八叉树森林构建方法，其特征在于，划分所述点云数据的初始格网步骤，还包括：根据点云数据坐标和预设的格网划分尺寸，计算点云数据对应的格网行列号；并根据点云数据对应的格网行列号的索引，将所述点云数据加入到对应的格网索引数组中；重复上述步骤，直至所有的点云数据均加入格网索引数组中，完成点云数据的初始格网划分。4.根据权利要求1所述的一种点云八叉树森林构建方法，其特征在于，在竖直方向上对所有格网进行再次划分，得到目标格网集合步骤，包括：计算每个格网的竖直划分数；对所述竖直划分数大于1的格网进行竖直划分；计算格网的高程间隔；根据所述竖直划分数和所述高程间隔，对格网进行竖直划分，得到目标格网。5.根据权利要求1所述的一种点云八叉树森林构建方法，其特征在于，对所述目标格网集合中的每个格网构建八叉树，得到点云八叉树森林步骤，包括：定义每个八叉树节点包括的点云数量最小值和八叉树最大层级；将当前格网作为八叉树的根节点，若所述根节...

【专利技术属性】
技术研发人员：向泽君，滕德贵，李超，龙川，袁长征，苟永刚，潘科，李创，王大涛，胡小林，滕明星，
申请(专利权)人：重庆市勘测院，
类型：发明
国别省市：