[发明专利]一种大批量三维点数据中坐标快速匹配的方法

摘要

本发明解决按照三维坐标值快速在海量三维点数据中完成其对应点对象的查询与匹配问题，提供一种批量三维点数据中坐标快速匹配的方法，本方法首先对所有的三维点数据进行复合结构组织:首先计算海量三维点集所在的立体包罗空间范围，继而按照固定的长、宽、高将其分解为规整排列的小立方体格网，继而将所有的三维点数据按照其空间坐标位置分别分配到这些小立体格网中。在此基础上，设定根据三维坐标值进行点数据对象排序的规则,基于这种规则再对分配到每一个格网中的三维点集数据对象采用二叉树结构进行组织。在上述结构建立成功的基础上，即可实现三维坐标点的快速查询匹配，整个匹配检索过程可以做到基本与数据量无关。

主权项

批量三维点数据中坐标快速匹配的方法，包括对现存的海量三维点数据进行复合组织与坐标的快速匹配过程，具体步骤如下：步骤1: 对于现有的一批海量三维坐标点数据,首先获取所有三维点数据所在的包络六面体:该包罗六面体的6个面分别平行于坐标轴的X轴,Y轴以及Z轴, 其中X轴方向的最小值(Xmin)为所有点数据x坐标的最小值，X轴方向的最大值(Xmax)为所有点数据x坐标的最大值；同样的方法获得该包罗六面的Y轴方向的坐标范围（(Ymin)，(Ymax)），以及Z轴方向的坐标范围（(Zmin)，(Zmax)）,如此得到能够包围所有三维点数据的包罗六面体；步骤2: 将上述六面体沿Z轴方向，Y轴方向，以及X轴方向按照固定的长、宽、高进行格网分解，分解后的小网格长、宽、高设为上述六面体长宽高的1/5至1/100； 步骤3： 将所有的点坐标分配到每个格网中：即通过空间坐标计算获得每个三维点(x,y,z)“所属”的小网格，在每个小格网中存储其所“包含”的三维点的指针；采用下列计算公式即可计算其应该归附的小六面体格网的序列号：设X方向上的格网序号从0开始，沿X正方向；Y方向上的格网序号从0开始，沿Y正方向；Z方向上的格网序号从0开始，沿Z正方向；则点坐标（x，y, z ）所对应的格网序列号(Xn,Yn,Zn) 为：Xn =  [(x‑Xmin)/Lx];  Lx: 为六面体小格网的X方向上的长度；符号[ ]表示去余取整运算；Yn=  [(y‑Ymin)/Ly];  Ly: 为六面体小格网的Y方向上的长度；符号[ ]表示去余取整运算；Zn=  [(z‑Zmin)/Lz];  Lz: 为六面体小格网的Z方向上的长度；符号[ ]表示去余取整运算； 然后将当前三维点对象的指针保存到该小六面体网格(Xn,Yn,Zn)的变量中(即将该点“归附”到该小六面体格网中)，按照这种方法将所有三维点对象归附到其所对应的格网中；步骤4：然后，设定三维点的排序准则,基于这种准则,对分配到每个小格网内的三维点集数据对象再采用二叉树结构进行组织；设定基于点坐标的排序方法:对于两个三维点,首先按照x坐标大小确定坐标点的“排序”；如果x坐标相同，则进一步按照 y坐标的大小确定坐标点的“排序”；如果y坐标也相同，则进一步按照Z坐标的大小确定坐标点的“排序”；如果都相同，则得到该两点相同；至此完成对海量三维点数据的复合组织，该过程需要进行一次；步骤5: 在对现有的海量三维点数据进行上述的复合组织后,根据任意三维点的坐标 (x0,y0,z0)进行查询匹对，快速查找到该坐标对应的三维点对象:首先，第一次匹配过程，根据其坐标数值(x0,y0,z0)计算其对应的格网序号（Xn ,Yn ,Zn），确定其所在格网：Xn =  [(x0‑Xmin)/Lx];     Xmin:为包罗六面体X方向的坐标最小值   Lx: 为六面体小格网的X方向上的长度；   符号[ ]表示去余取整运算；Yn=  [(y0‑Ymin)/Ly];    Ymin:为包罗六面体Y方向的坐标最小值     Ly: 为六面体小格网的Y方向上的长度；    符号[ ]表示去余取整运算；Zn=  [(z0‑Zmin)/Lz];   Zmin:为包罗六面体Z方向的坐标最小值     Lz: 为六面体小格网的Z方向上的长度；     符号[ ]表示去余取整运算；确定格网后，在该小格网中进行第二次匹配过程:通过当前的坐标数值(x0,y0,z0),在以二叉数结构存储于该小格网内的三维点集对象中进行比对匹配搜索,快速得到该坐标所对应的实体三维点对象。