基于平面层结构勘察的点云快速分割.pdf

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1、·47·基于平面层结构勘察的点云快速分割米施晓磊，赵翠莲，荣坚，范志坚(上海大学上海市机械自动化及机器人重点实验室，上海200072)摘要：针对具有空间连通域特征的点云，提出了一种新颖的基于平面层结构勘察的快速分割方法。首先建立点云的平面层结构，并进行最优勘察，同时进行平面层连通性的判断，最终确定最优平面层，并实现迭代分割。算法应用于实际项目中采集的点云的分割，并分别对不同规模的点云的分割结果进行了讨论。结果表明，算法对具有空间连通域特征的点云能有效并较快地进行分裁。关键词：点云快速分割空间连通性平面层结构勘察中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1002—

2、6886(2olo}o5一O047—03FastSegmentationofPoint-cloudBasedonPlane-·storeyStructureExplorationsiftXiaolei，ZHAOCuilian，RONGJian，FANZhijianAbstract：Annovelandfastsegmentationmethodbasedontheexplorationofplane—storeystructureisproposedforpoint，cloudfeaturedwithspatialconnectiveregion．Theplane—

3、storeystructureisfirstestablishedandtheoptimumexplorationisachievedbythejudgmentofcon-nectivities，andfinallytheoptimumplane—storyisdeterminedandtheiterativesegmentationisachieved．Themethodisappliedtothepoint·couldacquiredfromaconcreteprojectandtheresultsofsegmentationofpoint—cloudswith

4、differentscaleisdiscussed．showingthatthenle山-odiseffectiveandfastwithrespecttothepoint—cloudwithspatialconnectiveregionfeature．Keywords：point—cloud；fastsegmentation；spatialconnectivity；plane—storeystructure；exploration上述主流方法对于特定的点云数据能实现较理想的分0引言割，但是算法比较复杂而且效率较低。本文提出了一种新颖非接触式激光测量由于可以有效避免

5、测量过程中测量的点云快速分割方法，对于具有特定空间连通域特征的海量力带来的误差，同时具有测量速度快、效率高等优点，在逆点云能实现快速分割：首先建立法矢垂直于某坐标轴的平面向工程中广泛用于获得模型的点云数据。激光扫描法一次层结构，通过对原始点云不断进行空间切分勘察，最后确定最采集的点云数据往往包含数万甚至数十万个点，往往带有不优平面层结构的同时实现分割。需要的遮挡物、干扰、噪音等数据，不能整块处理，因此需要对l平面层结构及其连通性原始点云数据进行分割，将感兴趣的目标区域提取出来。海量点云的区域分割在逆向工程中是基础而重要的一环，多年传统方法对点云进行空间划分一般采用树

6、型结构(八来一直是计算机图形学的研究热点之一，如何实现有效而又树，K—D树等)或栅格结构，具有通用性强的优点，但是快速的区域分割方法具有重要的理论意义和广阔的实际应计算效率较低。针对这一问题，本文提出一种平面层结构对用空间。点云进行空间划分。点云的区域分割方法根据分割策略大致可以归为两类：如图1所示，对点基于特征的方法和基于空间连通域的区域生长法。基于特云所在的三维空间进行征的方法的思想是识别并提取点云的特征，如边缘轮廓特征、平面层切分，切分精度曲面片之间的相交过渡特征、拉伸特征等，需要计算局部法为，J；所有的平面层具矢、曲率等微分几何属性；基于空间连通域的区域生长

7、法根有相同的法矢，与z据点云在空间上的连通性进行分割，一般先选定种子点，由种轴的夹角为0，从而得子点向外延伸得到相关的区域，直到在其邻域不存在连续的到个相邻的平面层：点集为止，最后将属于同一空间连通域的点云组合在一{So，S，，⋯⋯，S}。x起]整个平面层结构在z图1平面层结构基金项目：上海市重点学科建设基金资助项目(NO．Y0102)；上海市科委重点科技攻关项目(NO．08511501100)。作者简介：施晓磊(1982一)，男，江苏人，硕士研究生，研究方向为逆向工程和计算机图形学。赵翠莲(1963一)，女，上海人，博士，副教授，硕士研究生导师，主要从事CAX