S1添加至線立方體集合中點的累加和s。
[0206] W24.將當(dāng)前立方體1中點的外積和W1添加至線立方體集合中點的外積的累加和 W，轉(zhuǎn)至步驟W18。
[0207] 圖11是步驟Mll的流程圖，具體示出步驟Tl至T8,這些步驟應(yīng)用于線立方體集合 中每一立方體，以確保線立方體集合中每一立方體均與其公共線相交。步驟Mll作用在于 使線立方體集合平整化。在步驟Mll中，每當(dāng)新的立方體加入面立方體集合時，公共面都會 發(fā)生改變，因此需要步驟M10。無法保證先前加入線立方體集合形成過程中的立方體會繼續(xù) 在其改變后仍與公共線相交。步驟Mll彌補了這一問題。步驟Tl至T8分別應(yīng)用于面立方 體集合中各個立方體，由此在必要情況下可并行應(yīng)用。
[0208] 線立方體集合平整化過程的步驟如下：
[0209] Tl.若立方體與公共線相交，則停止。（在該立方體上無需進一步動作。）
[0210] T2.將立方體移出線立方體集合。
[0211] T3.將當(dāng)前點設(shè)定為立方體中的第一點云點。
[0212] T4.利用公式/?亡無-[:(無-W)Γ?φ ,將當(dāng)前點X(k)投射至公共線；r = X +伽上的 最近點P(k)，其中?是線立方體集合中點的形心。
[0213] T5.查找包含投影點的立方體。將該立方體稱作投影立方體。有關(guān)如何計算投影 立方體的詳情，請參閱步驟Υ5。
[0214] Τ6.若投影立方體尚未屬于線立方體集合，則將投影立方體添加至線立方體集合。
[0215] Τ7.若當(dāng)前點是立方體中的最后一點云點，則停止。
[0216] Τ8.將當(dāng)前點設(shè)定為立方體中下一點云點，轉(zhuǎn)至步驟Τ4。
[0217] 圖12是步驟Μ12的流程圖，具體示出步驟Sl至S16,這些步驟應(yīng)用于標識線工具 集的公共線的端點。在步驟Μ12的應(yīng)用階段，每一線立方體集合均已具其全部立方體都與 其公共線相交的特性。任意與公共線相交的立方體（包括并非線立方體集合成員的立方 體）在兩點（可能重合）觸及公共線，這兩點稱作立方體相交點。任意兩個與公共線相交 并共享相交點的立方體均稱作共線相鄰者。由兩個共線相鄰者（僅其中之一為線立方體集 合的成員）共享的任意相交點稱作線立方體的端點。步驟Μ12可使線立方體具有兩個以上 端點。
[0218] 步驟Μ12分別應(yīng)用于每一線立方體集合。其逐步將立方體移出線立方體集合，直 至該集為空。步驟Μ12可并行應(yīng)用。
[0219] SI.創(chuàng)建A和B節(jié)點對的空白列表。在步驟Μ12完成時，列表中每一節(jié)點對將代表 線立方體集合的公共線上一個線段的兩個端點。
[0220] S2.若線立方體集合為空，則停止。
[0221] S3.將當(dāng)前立方體設(shè)定為線立方體集合中第一立方體。
[0222] S4.若當(dāng)前立方體并未包含線立方體集合的端點，則將當(dāng)前立方體移出線立方體 集合，轉(zhuǎn)至步驟S6。
[0223] S5.將當(dāng)前立方體設(shè)定為線立方體集合中下一立方體，轉(zhuǎn)至步驟S4。在步驟S5中， 下一立方體可以是余留在線立方體集合中的任意立方體。
[0224] S6.將當(dāng)前節(jié)點對設(shè)定為當(dāng)前立方體的相交點。
[0225] S7.若當(dāng)前節(jié)點對的兩個節(jié)點均為線立方體集合的端點，則將一節(jié)點標注為A，將 另一節(jié)點標注為B，轉(zhuǎn)至步驟S16。
[0226] S8.將當(dāng)前節(jié)點對的唯一端點存儲為A。
[0227] S9.將下一立方體設(shè)定為當(dāng)前立方體的同樣是線立方體集合成員的唯一相鄰立方 體。
[0228] S10.將當(dāng)前立方體存儲為前一立方體。
[0229] SlL將當(dāng)前立方體設(shè)定為下一立方體。
[0230] S12.將當(dāng)前立方體移出線立方體集合。
[0231] S13.將當(dāng)前節(jié)點對設(shè)定為當(dāng)前立方體的相交點。
[0232] S14.若當(dāng)前節(jié)點對的兩個節(jié)點均非端點，則將下一立方體設(shè)定為并非前一節(jié)點的 唯一相鄰立方體，轉(zhuǎn)至步驟S10。
[0233] S15.將唯一端點存儲為B節(jié)點。
[0234] S16.若A和B節(jié)點并不重合（在公差范圍內(nèi)），則將A和B節(jié)點添加至節(jié)點對列 表。
[0235] S17.轉(zhuǎn)至步驟 S2。
[0236] 盡管上述本發(fā)明的具體實施方案說明使用到立方體（可理解為四面體或其他三 角曲面式空間填充形體），但本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到也可采用重疊體，特別是重疊球體。 在這一實施方案中，可將相鄰體定義為其中點位于與所述體的中點的預(yù)定距離之內(nèi)。
[0237] 圖21示出從點云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至建筑景觀矢量圖的效果。在圖中特定尺寸的測量易 于確定，建筑師可熟練使用矢量圖完成設(shè)計圖紙的修改。這就避免了建筑師須艱苦測量實 體建筑或自然環(huán)境并從零開始制作3D模型等問題。
[0238] 本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解可采用各種不同技術(shù)生成包括LIDAR的點云數(shù)據(jù)和攝 影測量技術(shù)。這些技術(shù)的不同變化能夠產(chǎn)生包含不止是位置信息的不同點云。同樣可將該 補充數(shù)據(jù)并入所述方法。例如，點云中的每一點可包括色度或亮度信息。一旦表面受到標 識，即可利用原始標識表面的點的色度或亮度在模型上執(zhí)行表面色度或亮度的映射。
[0239] 所述方法同樣可用于結(jié)合其他成像技術(shù)來改進3D模型的精確度并/或在模型上 疊加其他成像數(shù)據(jù)。例如，掃描儀可結(jié)合使用三維照相機。可同時進行掃描及三維攝影，從 而可生成照片真實的三維環(huán)境。
[0240] 在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，本發(fā)明包括多種明顯不同的實施方案，因此可以 理解本發(fā)明并不限于其具體實施方案。
【主權(quán)項】
1. 一種用于將一個或多個對象的集合的點云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為對象集合的三維表示的設(shè)備， 其包括： 用于將所述對象集合所占空間分區(qū)為多個塊體的裝置； 用于確定每一塊體內(nèi)的點是否大致共存于一表面上的裝置，其中所述塊體是指定的表 面塊體，并且將點所共存的表面指定為該表面塊體的表面； 用于將大致共存于類似表面上的第一組多個相鄰表面塊體整合為一表面塊體集合的 裝置，其中將所述類似表面標識為一較大表面；以及 用于標識所述表面塊體集合中的表面邊緣塊體集合的裝置，該表面邊緣塊體集合包括 所述表面塊體集合中鄰接由所述較大表面相交的空塊體的塊體。2. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其進一步包括： 用于生成所述對象集合的點云數(shù)據(jù)的裝置。3. 如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述用于生成點云數(shù)據(jù)的裝置是光探測與測距 (LIDAR)掃描儀。4. 如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述用于生成點云數(shù)據(jù)的裝置是掃描儀，該掃描儀 包括： 配置用于捕捉對象集合的一個或多個圖像的照相機；以及 配置用于在所述圖像上執(zhí)行攝影測量技術(shù)的處理器。5. 如權(quán)利要求3或4中任一項所述的設(shè)備，其中所述掃描儀適配于沿一路徑移動并從 該路徑上的多個掃描點生成點云數(shù)據(jù)。6. 如權(quán)利要求1至5中任一項所述的設(shè)備，其進一步包括： 用于估計所述表面邊緣塊體集合中每一塊體的邊緣點的裝置；以及 用于跟蹤相鄰體積中邊緣點的裝置。7. 如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其進一步包括： 用于標識位于接近由所述較大表面相交所形成曲線的每一體積的邊緣點位置的裝置； 以及 用于將所述邊緣點的位置移至相交曲線上的裝置。8. 如權(quán)利要求1至7中任一項所述的設(shè)備，其進一步包括： 用于確定每一塊體中的點是否大致共存于一曲線上的裝置，其中將所述塊體標識為曲 線塊體，并且將點所共存的曲線標識為該曲線塊體的曲線； 用于將由類似曲線相交的第一組多個相鄰曲線塊體整合為一曲線塊體集合的裝置，其 中將相交曲線標識為一較長曲線；以及 用于標識端點以界定曲線段的裝置。9. 一種用于將一個或多個對象的集合的點云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為對象集合的三維表示的方法， 其包括： 將所述對象集合所占空間分區(qū)為多個塊體； 確定每一塊體內(nèi)的點是否大致共存于一表面上，其中所述塊體是指定的表面塊體，并 且將點所共存的表面指定為該表面塊體的表面； 將大致共存于類似表面上的第一組多個相鄰表面塊體整合為一表面塊體集合，其中將 所述類似表面標識為一較大表面；以及 標識所述表面塊體集合中的表面邊緣塊體集合，該表面邊緣塊體集合包括所述表面塊 體集合中鄰接由所述較大表面相交的空塊體的塊體。10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其進一步包括： 估計所述表面邊緣塊體集合中每一塊體的邊緣點；以及 跟蹤相鄰塊體中的邊緣點。11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其進一步包括： 標識位于接近由所述較大表面相交所形成曲線的每一塊體的邊緣點位置；以及 將所述邊緣點的位置移至相交曲線上。12. 如權(quán)利要求10至11所述的方法，其進一步包括： 確定每一塊體中的點是否大致共存于一曲線上，其中將所述塊體標識為曲線塊體并將 點所共存的曲線標識為該曲線塊體的曲線； 將由類似曲線相交的第一組多個相鄰曲線塊體整合為一曲線塊體集合，其中將相交曲 線標識為一較長曲線；以及 標識端點以界定曲線段。13. 根據(jù)權(quán)利要求9至12中任一項所述的方法，其中點所共存的所述表面是平面。14. 根據(jù)權(quán)利要求9至12中任一項所述的方法，其中所述塊體是非重疊立方體，并且相 鄰的立方體共享一個或多個公共面、公共邊或公共頂點。15. 根據(jù)權(quán)利要求9至12中任一項所述的方法，其中所述塊體是非重疊四面體或其他 空間填充三角曲面形體；并且相鄰的塊體共享一個或多個公共面、公共邊或公共頂點。16. 根據(jù)權(quán)利要求9至12中任一項所述的方法，其中所述塊體是重疊的球體或其他形 體。17. 根據(jù)權(quán)利要求9至16中任一項所述的方法，其中從多個掃描點導(dǎo)出所述點云數(shù)據(jù)。18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述多個掃描點位于移動式掃描儀的路徑上。19. 根據(jù)權(quán)利要求1至18中任一項所述的方法，其中所述三維表示適用于計算機輔助 設(shè)計（CAD)模型。20. -種計算機程序，其包括用于使計算機執(zhí)行如權(quán)利要求1至19中任一項所述方法 的計算機可執(zhí)行指令。21. -種存儲如權(quán)利要求20所述計算機程序的數(shù)據(jù)載體。
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于自動從對象集合的點云數(shù)據(jù)生成這些對象集合的三維表示的方法和設(shè)備。所述方法及裝置將對象所占的空間分區(qū)為多個塊體。若塊體內(nèi)的點大致共存于一個表面上，則該塊體是指定的表面塊體。將具有大致共面表面的表面塊體整合為形成較大的表面塊體。若塊體內(nèi)的點大致共存于一條線上，則該塊體是指定的線塊體。將具有大致共線的線塊體整合為形成較大的線塊體。
【IPC分類】G06T17/00
【公開號】CN105103195
【申請?zhí)枴緾N201480011022
【發(fā)明人】喬治·斯科羅班斯基
【申請人】阿瑞斯梅迪卡有限責(zé)任公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2014年2月27日
【公告號】CA2902349A1, EP2962286A1, WO2014132020A1, WO2014132020A4