[发明专利]一种三维点云模型的分割方法

说明书

本发明公开一种三维点云模型的分割方法，具体按照以下步骤实施：步骤1，对三维点云模型进行骨架点提取并分割；步骤2获取三维点云模型的外部特征点；步骤3，联合骨架点的分割点和外部特征点构建分割平面进行分割；步骤4：对经步骤2的外部特征点进行检查，若还有剩余，补充外部特征点再进行分割。本发明一种三维点云模型的分割方法，与传统分割方法相比，在充分保留符合视觉特征的前提下，能够对表面有微小凸面体的三维点云数据进行分割，得到更精准的结果，克服了原本传统分割方法细节特征分割不出来的问题，在点云分割领域有一定的价值。

技术领域

本发明属于三维虚拟重建技术领域，涉及一种三维点云模型的分 割方法。

背景技术

随着三维激光扫描技术的发展，各种三维激光扫描设备层出不穷， 使得获取目标对象的三维几何数据信息更加方便，同时获取的数据精 确度也在增加，推动了遥感技术、文物研究、逆向工程研究等多个领 域的发展。通常，经扫描得出的三维点云数据还需进行处理，其中尤 为重要的一步便是点云分割。点云分割是指根据点云的几何特征和空 间特征对三维点云进行按区域划分，使得同一个区域内的点云具有相 近的属性特征。

现有点云分割的方法针对物体外部构件分解，主要包括：基于边 界、基于面、基于骨架以及基于数据驱动的分割方法。基于边界和基 于面都是从表面入手，分割后的结果多是分块的曲面，没有考虑物体 结构的几何形状，从模型整体上看无法有效保证分解后的各子部分是 有意义的部分；基于骨架的分割多是从模型内部入手，将物体空间结 构进行分割，能够将模型分割成独立的部分，但是缺乏模型表面特征 信息，易导致物体分割后的不同部分的连接细节处并不完全符合人的 视觉；基于数据驱动的物体分割方法需要大量的手工标记数据去训练 分类器，在数据模型较少的情况下，无法获得满意的分割效果，普适性不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种三维点云模型的分割方法，解决了现有 技术中存在的对不规则数据表面存在的小范围凸面体，细节特征分割 不出来的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种三维点云模型的分割方法，按 照以下步骤实施：

步骤1，对三维点云模型进行骨架点提取并分割；

步骤2，获取三维点云模型的外部特征点；

步骤3，联合骨架点的分割点和外部特征点构建分割平面进行分 割；

步骤4：对经步骤2的外部特征点进行检查，若还有剩余，补充 外部特征点再进行分割。

步骤1具体为：

步骤1.1，对输入的点云数据进行骨架点的提取；

步骤1.2，将步骤1.1得到的骨架点利用基于八叉树的区域增长算 法进行分割。

在步骤2.1，根据二维图像的方向梯度和角度，

将此公式扩展到三维层面上，即可得到三维空间当中一点梯度和 角度；

α代表着二维过渡到三维的偏离角度，由于m2D总为正，即可得 出α所处的区间为相比于二维图像，多增加了一个参数值， 表示三维上的梯度方向；

步骤2.2，在给定关键点的三维邻域内构建加权直方图，利用经 线和纬线对三维邻域进行划分，同时对方位角进行标准化，以避免从 二维数据扩展到三维数据而产生的偏差；

添加到直方图的实际值如公式(4)所示，其中(x,y,z)代表关键 点的坐标，(x₀,y₀,z₀)代表添加到方向直方图的位置，利用公式即可计 算直方图的实际值；