基于空间网格的点云实时融合渲染服务器及其客户端制造技术

本发明专利技术涉及计算机图形学领域，且公开了基于空间网格的点云实时融合渲染服务器及其客户端，包括点云数据进行空间八叉树的划分方法，控制服务器对渲染服务器的划分方法，智能合成端对分布式渲染结果合并的方法

【技术实现步骤摘要】
基于空间网格的点云实时融合渲染服务器及其客户端


[0001]本专利技术涉及计算机图形学领域，具体为基于空间网格的点云实时融合渲染服务器及其客户端
。

技术介绍

[0002]点云
(PointCloud)
是通过硬件设备
(
激光雷达
、
手机
)
等扫描现实中厂房，街道
、
城市等实物得到的二进制数据，根据所需设备精度，空间内一定小区域会被采样为一个点，采样值为该点的位置和颜色，整个空间会被采样后，会得到数量巨大的点，因其数量巨大，所以称为点云，计算机通关将点云数据进行显示，可以还原被扫描实物的三维结构，点云在采集完毕后，主要用于三维虚拟仿真
、
三维数字孪生等应用
。
[0003]点云通过计算机显示到显示设备上的过程，称为点云的渲染，渲染程序支持通过不同的角度观察点云，在显示点云的同时，也会显示非真实效果的虚拟三维物体，点云在抓取后，保存在一台计算机上，经过计算机处理后显示在显示器等前端展示设备上
。
[0004]现有技术中通过单机处理，处理点云数据量有限，画面卡顿，不支持实时数据，且点云处理速度过慢，导致很难与非点云数据融合
。

技术实现思路

[0005](
一
)
解决的技术问题
[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了基于空间网格的点云实时融合渲染服务器及其客户端，来解决上述问题
。
[0007](
二
)
技术方案
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种点云数据进行空间八叉树的划分方法，包括以下步骤：
[0009]S1:
预处理点云数据，对原始点云数据进行预处理，包括格式转换
、
去除异常点和噪声等
。
[0010]S2:
确定初始空间范围，根据点云数据的边界框确定八叉树的初始空间范围
。
[0011]S3:
创建根节点，基于初始空间范围创建八叉树的根节点
。
[0012]S4:
逐级划分八叉树，从根节点开始，逐级划分八叉树直到满足终止条件
。
[0013]S5:
重复步骤
S4
直到满足终止条件，递归地对每个子节点执行步骤
S4
，直到满足终止条件为止
。
[0014]S6:
构建完成八叉树，当所有节点都满足终止条件时，八叉树构建完成，每个叶子节点代表一个小空间区域，并包含该区域内的点云数据
。
[0015]优选的，所述
S4
包括
S4a
：计算当前节点的中心位置，根据当前节点所代表的空间范围计算其中心位置；
S4b
：统计当前节点内部点云数量，遍历当前节点内的所有点云，统计其中包含的点云数量；
S4c
：判断终止条件，比较当前节点内部点云数量与预先设定的阈值，当前节点内部点云数量小于等于阈值时停止划分；
S4d
：划分当前节点，将当前节点的空间
范围划分为八个子空间，每个子空间成为当前节点的子节点，通过将当前节点的空间范围在三个轴向上等分来实现；
S4e.
将点云分配给子节点：遍历当前节点内的所有点云，根据点云的位置信息将其分配给相应的子节点
。
[0016]根据本专利技术实施例的另一方面，提供了一种控制服务器对渲染服务器的划分方法，包括以下步骤：
[0017]确定服务器数量：根据系统需求和性能要求，确定需要的渲染服务器数量
。
[0018]初始化服务器标号：为每个渲染服务器分配唯一标号
。
[0019]确定划分规则：根据具体需求，制定渲染服务器划分的规则
。
[0020]获取点云数据：控制服务器获取点云数据
。
[0021]分配点云数据：根据划分规则，将点云数据分配给对应的渲染服务器
。
[0022]开始渲染：控制服务器向每个渲染服务器发送指令，进行渲染操作
。
[0023]根据本专利技术实施例的另一方面，提供了一种智能合成端对分布式渲染结果合并的方法，包括以下步骤：
[0024]接收融合服务器的结果：智能合成终端接收到融合服务器发送的渲染结果，所述渲染结果来自一个或多个渲染服务器的回传
。
[0025]融合规则确定：确定融合规则，取多个渲染结果中深度最小的像素点作为最终的颜色和深度
。
[0026]融合操作：对接收到的颜色贴图和深度贴图，按照融合规则进行像素级别的融合操作，将多个渲染结果融合成一个最终的合成结果
。
[0027]非点云数据渲染：智能合成终端同步进行非点云数据的渲染，对于与点云数据对应的非点云数据，包括背景图像
、
光照信息，进行相应的渲染操作，得到颜色贴图和深度贴图
。
[0028]最终合成：将经过融合操作得到的点云结果和非点云结果进行最终的合成操作，根据融合规则，像素级别地选择最终颜色和深度，生成最终的合成图像
。
[0029]输出最终结果：将最终的合成结果输出给显示设备，完成整个分布式渲染结果的合并和合成过程
。
[0030]优选的，所述渲染结果包括颜色贴图和深度贴图
。
[0031]根据本专利技术实施例的另一方面，提供了一种服务器，包括：通信模块，用于服务器之间进行通信，包括指令传递
、
数据传输，使用网络协议实现服务器之间的交互；控制模块，接收用户的操作指令，管理整个分布式系统的运行状态，包括开始渲染
、
停止渲染
、
调度；数据处理模块，接收和处理点云数据，包括点云分割
、
切割
、
预处理操作，所述数据处理模块将原始点云数据按照规则进行划分和分配给不同的渲染服务器；渲染模块，将接收到的点云数据转化为图像或其他形式的渲染结果，所述渲染模块包括光栅化
、
着色
、
光照计算功能；融合模块，接收其他被其控制的渲染服务器的渲染结果，并进行融合操作，将多个渲染结果进行合并生成最终的合成结果；存储模块，用于存储渲染结果
、
点云分割文件等数据，将渲染结果保存到本地磁盘或其他存储介质，并提供读写接口供其他服务器访问；硬件模块，包括服务器所需的硬件设备，满足系统的性能需求和并行计算的要求
。
[0032]根据本专利技术实施例的另一方面，提供了一种客户端，包括：数据接收模块
,
用于接收来自渲染服务器或其他数据源的渲染结果，包括颜色贴图和深度贴图；融合规则确定模
块，根据具体需求，确定融合规则，根据用户设置
、
算法逻辑或其他规则来确定融合操作所需的规本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种点云数据进行空间八叉树的划分方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:
预处理点云数据，对原始点云数据进行预处理，包括格式转换
、
去除异常点和噪声等
。S2:
确定初始空间范围，根据点云数据的边界框确定八叉树的初始空间范围
。S3:
创建根节点，基于初始空间范围创建八叉树的根节点
。S4:
逐级划分八叉树，从根节点开始，逐级划分八叉树直到满足终止条件
。S5:
重复步骤
S4
直到满足终止条件，递归地对每个子节点执行步骤
S4
，直到满足终止条件为止
。S6:
构建完成八叉树，当所有节点都满足终止条件时，八叉树构建完成，每个叶子节点代表一个小空间区域，并包含该区域内的点云数据
。2.
根据权利要求1所述的点云数据进行空间八叉树的划分方法，其特征在于：所述
S4
包括
S4a
：计算当前节点的中心位置，根据当前节点所代表的空间范围计算其中心位置；
S4b
：统计当前节点内部点云数量，遍历当前节点内的所有点云，统计其中包含的点云数量；
S4c
：判断终止条件，比较当前节点内部点云数量与预先设定的阈值，当前节点内部点云数量小于等于阈值时停止划分；
S4d
：划分当前节点，将当前节点的空间范围划分为八个子空间，每个子空间成为当前节点的子节点，通过将当前节点的空间范围在三个轴向上等分来实现；
S4e.
将点云分配给子节点：遍历当前节点内的所有点云，根据点云的位置信息将其分配给相应的子节点
。3.
一种控制服务器对渲染服务器的划分方法，其特征在于，包括以下步骤：确定服务器数量：根据系统需求和性能要求，确定需要的渲染服务器数量
。
初始化服务器标号：为每个渲染服务器分配唯一标号
。
确定划分规则：根据具体需求，制定渲染服务器划分的规则
。
获取点云数据：控制服务器获取点云数据
。
分配点云数据：根据划分规则，将点云数据分配给对应的渲染服务器
。
开始渲染：控制服务器向每个渲染服务器发送指令，进行渲染操作
。4.
一种智能合成端对分布式渲染结果合并的方法，其特征在于，包括以下步骤：接收融合服务器的结果：智能合成终端接收到融合服务器发送的渲染结果，所述渲染结果来自一个或多个渲染服务器的回传
。
融合规则确定：确定融合规则，取多个渲染结果中深度最小的像素点作为最终的颜色和深度
。
融合操作：对接收到的颜色贴图和深度贴图，按照融合规则进行像素级别的融合操作，将多个渲染结果融合成一个最终的合成结果
。
非点云数据渲染：智能合成终端同步进行非点云数据的渲染，对于与点云数据对应的非点云数据，包括背景图像
、

【专利技术属性】
技术研发人员：汪明波，
申请(专利权)人：山东欧倍尔软件科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：