【技术实现步骤摘要】
本专利技术具体涉及一种散装物料表面轮廓的高效重建渲染方法。
技术介绍
1、目前散装物料的远程管理主要是通过视频监控的方式进行的，在散装堆场安装一个或多个摄像头，管理人员通过摄像头实时回传图像对散装物料进行监控管理。视频监控的方式存在一定的局限性，只能通过固定的角度对散装物料进行观察，并且对于深色物料监控画面难以辨别其表面轮廓形状，同时，视频监控无法对散装物料进行量化管理。
2、随着激光扫描技术的逐渐成熟，二维和三维激光扫描仪逐渐普及，在堆场领域的应用越来越多，利用激光扫描仪对散装物料的重建渲染成为解决上述局限性的一种途径。
3、为满足对散装物料的全方位监控管理，采用激光扫描仪对物料表面进行扫描作业，但是传统的三维重建需要的计算资源较大，耗费时间较长，且难以通过网络进行直接发布，因此一种能够高效的对散装物料表面轮廓进行重建渲染的技术方案亟待出现。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种散装物料表面轮廓的高效重建渲染方法，能对散装物料进行直观的三维展示，同时，大幅度的减小了原始点云数据的体量，节省了计算机硬件的物理存储和计算资源，提高了整体渲染的效率，并降低了对运行设备要求。
2、本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种散装物料表面轮廓的高效重建渲染方法，包括以下步骤：
4、s1：利用扫描仪对散装物料表面进行扫描，获取物料表面的原始三维点云数据；
5、s2：将s1所述原始三维点云数据进行栅格化和投影处理；p>
6、s3：将处理后的点云数据按照键值对的方式存储在数据库中；
7、s4：建立数据处理后端接口，完成前后端数据传输通道；
8、s5：前端通过数据接口获取点云数据，并进行解析和渲染。
9、优选地，在所述的步骤s1中，原始三维点云数据包括散装物料的空间坐标进行空间坐标变换，三维点云的空间变换坐标系为散装物料堆场的真实物理坐标系，坐标系由三个方向xyz坐标轴组成，其中z轴正方向为空间中竖直向上的方向。
10、优选地，在所述的步骤s2中，原始三维点云栅格化和投影处理的具体步骤如下：
11、3.1：获取原始三维点云数据的边界范围，即所有点在坐标系xyz三个坐标轴方向的最大值和最小值；
12、3.2：将3.1中所述的边界范围组成的空间在坐标系xyz三个坐标轴方向进行等距切分，形成紧密排列大小相同的立方体栅格，每一格栅格内可能包含若干个点云中的点或者不包含任何点，对于包含点的栅格，采用该栅格中所有点的统计学特征代替该栅格中的所有点，处理后每个栅格中最多存在一个点，形成了新的点云数据；
13、3.3：将z坐标轴方向上投影xy坐标组相同的栅格合并为一个栅格，并将该投影栅格中的点xy坐标设置为栅格的中心位置，z坐标设置为所有投影方向上所有栅格的统计学特征值，形成了栅格化的点云数据组。
14、优选地，在所述的步骤s3中，键为xy坐标组，值为z坐标，根据xy坐标组可以索引到唯一的z坐标值。
15、优选地，在所述的步骤s4中，前后端数据传输按照一定的方式对点云数据进行压缩编码，其编码方式为：采用字串编码，包含如下信息：点云数据阵列、栅格化网格大小、x坐标最小值、x方向点数量、y坐标最小值、y方向点数量。
16、优选地，点云数据阵列以二维数组的方式存储栅格化点云数据的z坐标值。
17、优选地，在所述的步骤s5中，解析和渲染的具体步骤为：
18、7.1：从后端获取字串并解析为有序点云数据；
19、7.2：将点云数据按照点云坐标顺序生成三角面片坐标组，根据四邻域计算法向的公式计算三角面片每个顶点的法向量值，形成法向量数据阵列；
20、7.3：按照点云坐标顺序计算每个顶点的uv值，并依据uv值为三角面片附上相应的材质贴图。
21、优选地，字串编码为字串编码。
22、优选地，扫描仪为三维激光扫描仪或可移动的二维激光。
23、本专利技术的有益效果是：
24、本专利技术通过将原始三维点云数据进行栅格化和投影处理，并将点云数据按照键值对的方式存储在数据库中，传输后再对数据进行解析和渲染，能对散装物料进行直观的三维展示，同时，大幅度的减小了原始点云数据的体量，节省了计算机硬件的物理存储和计算资源，重建渲染方式只需要编码后的点云数据即可完成散装物料表面轮廓的三维模型，不需要后端生成完整的模型文件，减轻了后端服务器的压力，提高了整体渲染的效率，并降低了对运行设备要求。
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1.一种散装物料表面轮廓的高效重建渲染方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的散装物料表面轮廓的高效重建渲染方法，其特征在于：在所述的步骤S1中，原始三维点云数据包括散装物料的空间坐标进行空间坐标变换。
3.如权利要求1所述的散装物料表面轮廓的高效重建渲染方法，其特征在于：在所述的步骤S2中，原始三维点云栅格化和投影处理的具体步骤如下：步骤3.1，获取原始三维点云数据的边界范围，即所有点在坐标系XYZ三个坐标轴方向的最大值和最小值；步骤3.2，将所述的边界范围组成的空间在坐标系XYZ三个坐标轴方向进行等距切分，形成紧密排列大小相同的立方体栅格，每一格栅格内可能包含若干个点云中的点或者不包含任何点，对于包含点的栅格，采用该栅格中所有点的统计学特征代替该栅格中的所有点，处理后每个栅格中最多存在一个点，形成了新的点云数据；步骤3.3，将Z坐标轴方向上投影XY坐标组相同的栅格合并为一个栅格，并将该投影栅格中的点XY坐标设置为栅格的中心位置，Z坐标设置为所有投影方向上所有栅格的统计学特征值，形成了栅格化的点云数据组。
4.如权利要求1所述
5.如权利要求1所述的散装物料表面轮廓的高效重建渲染方法，其特征在于：在所述的步骤S4中，前后端数据传输按照一定的方式对点云数据进行压缩编码，其编码方式为：采用字串编码，包含如下信息：点云数据阵列、栅格化网格大小、X坐标最小值、X方向点数量、Y坐标最小值、Y方向点数量。
6.如权利要求5所述的散装物料表面轮廓的高效重建渲染方法，其特征在于：点云数据阵列以二维数组的方式存储栅格化点云数据的Z坐标值。
7.如权利要求5所述的散装物料表面轮廓的高效重建渲染方法，其特征在于：在所述的步骤S5中，解析和渲染的具体步骤为：
8.如权利要求5所述的散装物料表面轮廓的高效重建渲染方法，其特征在于：字串编码为JSON字串编码。
9.如权利要求1所述的散装物料表面轮廓的高效重建渲染方法，其特征在于：扫描仪为三维激光扫描仪或可移动的二维激光。
10.如权利要求2所述的散装物料表面轮廓的高效重建渲染方法，其特征在于：坐标变换包括以下变换矩阵：
...【技术特征摘要】
1.一种散装物料表面轮廓的高效重建渲染方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的散装物料表面轮廓的高效重建渲染方法，其特征在于：在所述的步骤s1中，原始三维点云数据包括散装物料的空间坐标进行空间坐标变换。
3.如权利要求1所述的散装物料表面轮廓的高效重建渲染方法，其特征在于：在所述的步骤s2中，原始三维点云栅格化和投影处理的具体步骤如下：步骤3.1，获取原始三维点云数据的边界范围，即所有点在坐标系xyz三个坐标轴方向的最大值和最小值；步骤3.2，将所述的边界范围组成的空间在坐标系xyz三个坐标轴方向进行等距切分，形成紧密排列大小相同的立方体栅格，每一格栅格内可能包含若干个点云中的点或者不包含任何点，对于包含点的栅格，采用该栅格中所有点的统计学特征代替该栅格中的所有点，处理后每个栅格中最多存在一个点，形成了新的点云数据；步骤3.3，将z坐标轴方向上投影xy坐标组相同的栅格合并为一个栅格，并将该投影栅格中的点xy坐标设置为栅格的中心位置，z坐标设置为所有投影方向上所有栅格的统计学特征值，形成了栅格化的点云数据组。
4.如权利要求1所述的散装物料表面轮廓的高效...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜炎城，
申请(专利权)人：中冶南方工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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