[发明专利]一种基于射线原理的带边界保留的云数据精简算法

权利要求书

1.一种基于射线原理的带边界保留的云数据精简方法，其特征在于，具体过程为：

步骤a，输入点云数据，建立k-d树以形成散乱点云之间的拓扑关系；

步骤b，利用点云数据生成包围三维点云模型的立方体V_m，并将该立方体依据点云模型的中心点分为8个子立方体V_i，i＝0，1，…，7，将所有的数据点依据其空间所在位置进行归类，归入各自的子立方体中；

步骤c，依据点云模型子立方体，将立方体V_m的每一个面分为4个子平面，根据上述步骤b中的射线生成方法生成射线；

步骤d，设直线T上一点为M，直线外一点p，利用点p到直线T的距离公式s为直线T的方向向量，计算出子立方体V_i，i＝0，1，…，7中每个数据点到通过该立方体的每条射线之间的距离d_j，j＝0，1，2…，Max，Max为点云数量，并由数据点到中心点Mid之间的距离得出每个数据点相应的判断阈值dis_j，j＝0，1，2…，Max，若d_j＜dis_j，则视为数据点需要被精简；

步骤e，将所有在上述步骤d中被视为需要被精简的数据点，进行边界点判断，若不是边界点，则不作处理，否则将其视为不能被精简；

步骤f，精简完毕，输出精简后的三维点云模型；

在上述步骤b中，

根据两点确定一条直线的原理，以三维点云模型的中心点作为所有射线的公共点，则只需要按一定规则生成射线另一点的坐标，就可以生成所有的射线；

步骤b1，生成一个最小的能够包围点云模型的立方体V_m，设该立方体的边长为L，散乱点云在X、Y、Z轴方向的最大值和最小值分别为：X_max、Y_max、Z_max、X_min、Y_min、Z_min，则立方体边长的计算方法如下：

L＝Max((X_max-X_min)，(Y_max-Y_min)，(Z_max-Z_min))(1)

L为边长，(X_min，Y_min，Z_min)为一顶点，作立方体，并使其能够完全包围点云模型；

步骤b2，在立方体的6个平面上生成所需要的点，其中设某一与xoy面平行的平面分别平行于X轴和Y轴的两边为L1、L2，并且已知两边的端点分别为P1(x₁，y₁，z₁)、P2(x₂，y₂，z₂)和P2、P3(x₃，y₃，z₃)；

在上述步骤b2中，设阈值h，假设生成的点为p_k(x_k，y_k，z_k)，则生成点坐标计算方法如下：

x_k＝(k/h)×(x₁-x₂)+x₂ k＝0，1，2，…，h-1，h(2)

y_k＝(k/h)×(y₃-y₂)+y₂ k＝0，1，2，…，h-1，h(3)

z_k＝z₁＝z₂＝z₃ k＝0，1，2，…，h-1，h (4)

则每个平面上生成点的数量为(h-1)²，可生成(h-1)²+4条射线，由此可以通过调节阈值h的大小，以控制射线的数量，从而控制点云模型的精简程度。

2.根据权利要求1所述的基于射线原理的带边界保留的云数据精简方法，其特征在于，设定阈值Num，表示当检测到某数据点为非边界点时，其邻近点中无需判断便被视为非边界点的点云数量，阈值Num可随三维点云模型的数据量增大而增大，通过对比例系数e和阈值Num的结合控制。