[发明专利]一种基于k-邻域的三角网格曲面重建方法

摘要

本发明提出一种基于k-邻域的三角网格曲面重建方法。用激光扫描仪扫描物体，获得由物体表面的数据点构成的三维点云模型，三维点云模型包含了点云中各点的三维坐标信息；对三维点云模型中各点进行k-邻域搜索；根据各点的k-邻域搜索结果，计算由点云模型中各点及其邻域拟合出的切平面，并估算出切平面的法向量，即法矢；对法矢进行法矢一致化处理；对点云模型进行三角网格重建，获得物体三维网格模型。本发明能够快速进行点云模型中各点的k邻域搜索，从而快速重建物体的三维网格模型。

主权项

一种基于k‑邻域的三角网格曲面重建方法，其特征在于，用激光扫描仪扫描物体，获得由物体表面的数据点构成的三维点云模型，三维点云模型包含了点云中各点的三维坐标信息；对三维点云模型中各点进行k‑邻域搜索；根据各点的k‑邻域搜索结果，计算由点云模型中各点及其邻域拟合出的切平面，并估算出切平面的法向量，即法矢；对法矢进行法矢一致化处理；对点云模型进行三角网格重建，获得物体三维网格模型；所述对三维点云模型中各点进行k‑邻域搜索的过程为：步骤一、根据点云的三维坐标，获得包含点云模型中所有点的最小长方体空间信息，将该最小长方体空间均匀划分成大小相同的多个栅格，并计算每个栅格中包含的点的数目；步骤二、选取任意栅格作为中心栅格，将该中心栅格与其周围多个栅格组成体积小于最小长方体空间的第一级搜索空间；步骤三、根据第一级搜索空间内点的数目判断是否对第一级搜索空间的中心栅格内各点进行k‑邻域搜索，具体为：如果第一级搜索空间内点的数目较少，则返回步骤二继续选取另一任意栅格作为中心栅格构造第一级搜索空间；如果第一级搜索空间内点的数目适中，则对第一级搜索空间的中心栅格内各点进行k‑邻域搜索，当搜索完毕以后，返回步骤二；如果第一级搜索空间内点的数目过多，则在第一级搜索空间内部构建体积小于第一级搜索空间的第二级搜索空间，然后继续步骤四；步骤四、根据第二级搜索空间内点的数目判断是否对第二级搜索空间内各点进行k‑邻域搜索，具体为：如果第二级搜索空间内点的数目适中，则对第二级搜索空间内各点进行k‑邻域搜索，当搜索完毕以后，返回步骤二；如果第二级搜索空间内点的数目较少，则逐步增大第二级搜索空间，直到第二级搜索空间内点的数目适中，然后对第二级搜索空间内各点进行k‑邻域搜索，当搜索完毕以后，返回步骤二；如果第二级搜索空间内点的数目过多，则逐步缩小第二级搜索空间，直到第二级搜索空间内点的数目适中，然后对第二级搜索空间内各点进行k‑邻域搜索，当搜索完毕以后返回步骤二。