一種海量三維激光點(diǎn)云壓縮存儲(chǔ)及快速加載顯示方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及三維激光測量技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種海量三維激光點(diǎn)云壓縮存儲(chǔ)及快 速加載顯示方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前三維激光測量技術(shù)正在被廣泛應(yīng)用于測繪領(lǐng)域，可以快速采集獲取地物表面 三維激光點(diǎn)云，三維激光掃描根據(jù)載體不同，可以劃分為地面站、車載、機(jī)載和背包等形式； 三維激光掃描儀在移動(dòng)載體上可以連續(xù)掃描測量沿途兩側(cè)空間地理要素，獲取海量的三維 激光點(diǎn)云，目前主流的激光掃描儀如RIEGL、Z+F、Faro及國內(nèi)的中海達(dá)HS300等，可以每秒 采集獲取30-100萬點(diǎn)云；三維激光掃描儀采集獲取的點(diǎn)云通常包含三維坐標(biāo)、強(qiáng)度、時(shí)間 和顏色等信息，后處理還包括分類信息。點(diǎn)云瀏覽顯示通常包含按高程渲染、按強(qiáng)度渲染、 按真彩色渲染、按分類渲染，不同渲染方式對應(yīng)加載點(diǎn)云屬性信息不同；三維激光測量技術(shù) 的發(fā)展與應(yīng)用的同時(shí)，另一方面又伴隨著海量點(diǎn)云數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與快速顯示的問題，目前國內(nèi) 外激光掃描儀廠商配套軟件都普遍存在以下問題：占用內(nèi)存大、首次加載過程緩慢、顯示瀏 覽不順暢、無法連續(xù)處理編輯海量點(diǎn)云、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)占用空間大；以上問題的存在，在一定程 度上制約了三維激光點(diǎn)云預(yù)處理及后續(xù)加工生產(chǎn)應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種能解決點(diǎn)云編輯問題，實(shí)現(xiàn)海量三維激光點(diǎn)云壓縮存 儲(chǔ)及快速加載顯示方法，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0005]-種海量三維激光點(diǎn)云壓縮存儲(chǔ)及快速加載顯示方法，包括以下內(nèi)容：
[0006] 1)激光點(diǎn)云高度壓縮存儲(chǔ)方法
[0007] 1. 1)點(diǎn)云數(shù)據(jù)總體結(jié)構(gòu)：
[0008]a.整體由若干層級(jí)別構(gòu)成，從低到高，0級(jí)是最詳細(xì)原始數(shù)據(jù)，高等級(jí)由低等級(jí)數(shù) 據(jù)抽稀構(gòu)成，每一級(jí)別對應(yīng)不同顯示比例尺；
[0009] b.坐標(biāo)、強(qiáng)度、時(shí)間合并文件存儲(chǔ)，顏色、分類單獨(dú)文件存儲(chǔ)；
[0010] C.數(shù)據(jù)文件按級(jí)別順序存儲(chǔ)，0，1，2...n;
[0011] d.每一級(jí)別按坐標(biāo)、強(qiáng)度、時(shí)間順序存儲(chǔ)；
[0012] e.顏色數(shù)據(jù)，通過與點(diǎn)云配準(zhǔn)后的影像對點(diǎn)云進(jìn)行著色后生成；
[0013]f.除分類數(shù)據(jù)無壓縮外，其他數(shù)據(jù)都?jí)嚎s存儲(chǔ)，壓縮算法采用FastAC;
[0014]g.選擇、刪除編輯標(biāo)記信息存放在分類中；
[0015] L2)塊集、塊、包組織關(guān)系：
[0016]a.每一級(jí)內(nèi)部包括三級(jí)索引：塊集、塊、包，塊集包含塊，塊包含包；
[0017] b.編號(hào)從左到右，從下到上；
[0018]c.分塊包括2X2、4X4、8X8…，默認(rèn)塊集邊長64，1塊集包含4X4塊，1塊包含 4X4 包；
[0019] d.每層三級(jí)索引分塊需均衡，每數(shù)據(jù)包最大存儲(chǔ)1M數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)包索引包含格 網(wǎng)劃分規(guī)則、點(diǎn)數(shù)、范圍、坐標(biāo)、強(qiáng)度、時(shí)間、顏色、分類等數(shù)據(jù)地址信息；
[0020] 2)數(shù)據(jù)壓縮存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)方法
[0021] 2. 1)xyz坐標(biāo)采樣網(wǎng)格相對坐標(biāo)，每個(gè)坐標(biāo)值采用2個(gè)字節(jié)表達(dá)，在保證坐標(biāo)精度 為0. 001m情況下，網(wǎng)格邊長約設(shè)為64m;
[0022] 2. 2)強(qiáng)度屬性采用1個(gè)字節(jié)，表達(dá)范圍0-255 ;
[0023] 2. 3)時(shí)間屬性采用2個(gè)字節(jié)，精度為1/128秒情況下，表達(dá)范圍0-512秒；
[0024] 2. 4)顏色屬性采用2個(gè)字節(jié)，紅色5bit、綠色6bit、藍(lán)色5bit，即R5G6B5,RGB和 R5G6B5轉(zhuǎn)換方法如下：
[0025] (a)RGB轉(zhuǎn)R5G6B5(ul6)((color&0x00F80000)> > 8
[0026] (color&OxOOOOFCOO) >>5
[0027] (color&0x000000F8) >>3)；
[0028] (b)R5G6B5轉(zhuǎn) RGBOxFFOOOOOO
[0029] ((color&0xF800) << 8)
[0030] ((color&0x07E0) << 5)
[0031] ((color&0x001F) << 3)；
[0032] 2. 5)采用1個(gè)字節(jié)表達(dá)分類編輯屬性，其中選擇標(biāo)記lbit、刪除標(biāo)記lbit、分類屬 性5bit，預(yù)留lbit，分類表達(dá)范圍0-31;
[0033]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種海量三維激光點(diǎn)云壓縮存儲(chǔ)及快速加載顯示方法，其特征在于，包括以下內(nèi) 容： 1) 激光點(diǎn)云高度壓縮存儲(chǔ)方法 1. 1)點(diǎn)云數(shù)據(jù)總體結(jié)構(gòu)： a. 整體由若干層級(jí)別構(gòu)成，從低到高，O級(jí)是最詳細(xì)原始數(shù)據(jù)，高等級(jí)由低等級(jí)數(shù)據(jù)抽 稀構(gòu)成，每一級(jí)別對應(yīng)不同顯示比例尺； b. 坐標(biāo)、強(qiáng)度、時(shí)間合并文件存儲(chǔ)，顏色、分類單獨(dú)文件存儲(chǔ)； c. 數(shù)據(jù)文件按級(jí)別順序存儲(chǔ)，0，l，2...n; d. 每一級(jí)別按坐標(biāo)、強(qiáng)度、時(shí)間順序存儲(chǔ)； e. 顏色數(shù)據(jù)，通過與點(diǎn)云配準(zhǔn)后的影像對點(diǎn)云進(jìn)行著色后生成； f. 除分類數(shù)據(jù)無壓縮外，其他數(shù)據(jù)都?jí)嚎s存儲(chǔ)，壓縮算法采用FastAC ; g. 選擇、刪除編輯標(biāo)記信息存放在分類中； 1. 2)塊集、塊、包組織關(guān)系： a. 每一級(jí)內(nèi)部包括三級(jí)索引：塊集、塊、包，塊集包含塊，塊包含包； b. 編號(hào)從左到右，從下到上； c. 分塊包括2X 2、4X4、8X8···，默認(rèn)塊集邊長64,1塊集包含4X4塊，1塊包含4X4 包； d. 每層三級(jí)索引分塊需均衡，每數(shù)據(jù)包最大存儲(chǔ)IM數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)包索引包含格網(wǎng)劃 分規(guī)則、點(diǎn)數(shù)、范圍、坐標(biāo)、強(qiáng)度、時(shí)間、顏色、分類等數(shù)據(jù)地址信息； 2) 數(shù)據(jù)壓縮存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)方法 2. Dxyz坐標(biāo)采樣網(wǎng)格相對坐標(biāo)，每個(gè)坐標(biāo)值采用2個(gè)字節(jié)表達(dá)，在保證坐標(biāo)精度為 0.0 Olm情況下，網(wǎng)格邊長約設(shè)為64m ; 2. 2)強(qiáng)度屬性采用1個(gè)字節(jié)，表達(dá)范圍0-255 ; 2. 3)時(shí)間屬性采用2個(gè)字節(jié)，精度為1/128秒情況下，表達(dá)范圍0-512秒；
2. 4)顏色屬性采用2個(gè)字節(jié)，紅色5bit、綠色6bit、藍(lán)色5bit，即R5G6B5, RGB和R5G6B5 轉(zhuǎn)換方法如下： (a) RGB 轉(zhuǎn) R5G6B5(Uie) (b) R5G6B5 轉(zhuǎn) RGB OxFFOOOOOO
2. 5)采用1個(gè)字節(jié)表達(dá)分類編輯屬性，其中選擇標(biāo)記lbit、刪除標(biāo)記lbit、分類屬性 5bit，預(yù)留lbit，分類表達(dá)范圍0-31 ;
其中，坐標(biāo)、強(qiáng)度、時(shí)間屬性無需編輯，物理上采用FastAC壓縮存儲(chǔ)，顏色屬性著色時(shí) 動(dòng)態(tài)生成，并且壓縮存儲(chǔ)，唯獨(dú)分類編輯屬性不壓縮； 3)激光點(diǎn)云快速加載顯示具體實(shí)現(xiàn) a. 開啟OpenGL三維視圖，開啟GPU硬件加速； b. 讀取獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)范圍，設(shè)置相機(jī)視點(diǎn)、視角等參數(shù)； c. 開啟數(shù)據(jù)讀取多線程，線程等待數(shù)據(jù)讀取信號(hào)； d. 讀取最高級(jí)別層點(diǎn)云數(shù)據(jù)，按分塊建立當(dāng)前窗口內(nèi)存MeshBuffer，首次瀏覽全圖俯 視顯不； e. 當(dāng)進(jìn)行鼠標(biāo)拖動(dòng)平移瀏覽時(shí)，將內(nèi)存中的分塊MeshBuffer實(shí)時(shí)刷新顯示，當(dāng)鼠標(biāo)彈 起松開后，根據(jù)窗口地理范圍，計(jì)算需要新加載的分塊，并發(fā)送信號(hào)給數(shù)據(jù)讀取多線程，同 時(shí)在內(nèi)存中卸載窗口范圍外分塊MeshBuffer ; f. 當(dāng)多線程每一個(gè)分塊數(shù)據(jù)讀取解析完畢時(shí)，通知主線程進(jìn)行刷新視圖； g. 當(dāng)視圖進(jìn)行放大縮小操作時(shí)，根據(jù)視圖比例尺，判讀對應(yīng)顯示的數(shù)據(jù)層級(jí)，然后在讀 取范圍分塊數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種海量三維激光點(diǎn)云壓縮存儲(chǔ)及快速加載顯示方法，屬于三維激光測量技術(shù)領(lǐng)域，通過采集點(diǎn)云數(shù)據(jù)總體結(jié)構(gòu)、按照不同級(jí)別對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、壓縮，每一級(jí)別包括塊集、塊和包三級(jí)索引，實(shí)現(xiàn)高度存儲(chǔ)和快速加載顯示，基于本發(fā)明存儲(chǔ)格式可解決海量點(diǎn)云占用空間大，不易拷貝問題，編輯分類問題，基于本方法實(shí)現(xiàn)的三維激光點(diǎn)云存儲(chǔ)、瀏覽、編輯時(shí)具有點(diǎn)云存儲(chǔ)空間小，點(diǎn)云瀏覽處理軟件占用內(nèi)存小，在瀏覽過程中點(diǎn)云占用內(nèi)存不超過100Mb；首次加載顯示及實(shí)時(shí)瀏覽速度快，在瀏覽點(diǎn)云過程中，不會(huì)卡頓現(xiàn)象，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)刷新點(diǎn)云，刷新響應(yīng)時(shí)間小于1s；支持編輯分類等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】H03M7-30, G06F17-30
【公開號(hào)】CN104750854
【申請?zhí)枴緾N201510178971
【發(fā)明人】龔書林
【申請人】武漢海達(dá)數(shù)云技術(shù)有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年4月16日