一種基于移動最小二乘法的點云數據孔洞修補算法研究

《一種基于移動最小二乘法的點云數據孔洞修補算法研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在工程資料-天天文庫。

1、一種基于移動最小二乘法的點云數據孔洞修補算法研究摘要：使用測量儀器獲取點云數據的過程中，由于測量儀器自身缺陷、物體局部遮擋等因素，導致原始點云數據存在孔洞，嚴重影響曲面重建，需要實施孔洞修補，以便獲取完整的模型。采用非封閉孔洞相連的散亂點云的邊界確定孔洞修補范圍，有效提取非封閉的孔洞邊界點及附近模型的邊界點，根據孔洞及其周圍點的信息，基于移動最小二乘法重構一個隱式曲面，并且通過一定步長實施隱式曲面采樣，完成孔洞修補。實驗結果顯示該算法可以修補不同類型的孔洞，并且修補數據與原始點云數據較好的融合在一起，恢復原始模型。中國8/vie　　關鍵詞：移動最小二乘法；點云數據；孔洞曲面；修補數據

2、　　中圖分類號：TN98?34文獻標識碼：A：1004?373X（2017）05?0101?04　　Abstract：Intheprocessofacquiringthepointclouddataeasuringinstrument，theholesexistintheoriginalpointclouddataduetothedefectofthemeasuringinstrumentitself，objectpartialocclusionandotherfactors，odel.Thescatteredpointcloudboundaryconnectedinethehole

3、repairingrange，andextracttheboundarypointsofthenon?closedholeandnearbymodel.Accordingtotheholeandinformationaroundit，animplicitsurfaceovingleastsquaremethod，andsampledentalresultsshocanrepairtheholesofdifferenttypes，andfusetherepaireddataodel.　　Keyovingleastsquaremethod；pointclouddata；holesurfa

4、ce；repairingdata　　0引言　　中??的古代建筑是中國歷史的重要見證，代表中國建筑的繼承與發(fā)展，保護這類風格的建筑，也就是保護中國的歷史，是現(xiàn)代人義不容辭的任務[1]。隨著激光測繪、計算機虛擬、圖像處理、三維建模等技術的快速發(fā)展，三維激光掃描技術與虛擬現(xiàn)實技術在此基礎上亦得到較大改進，已經在古建筑重建、模具制造、3D打印等領域得到了廣泛的普及和應用，取得了較好的效果[2?5]。三維點云數據采集過程中，由于模型自身損壞、激光掃描視線遮擋等原因，造成點云數據缺失，直接影響建模質量，因此，為了促使建模呈現(xiàn)光滑，需要進行孔洞修復[5?6]?！　↑c云數據孔洞修補算法得到了改進和發(fā)

5、展，但是由于測量物體及儀器自身缺陷、測量環(huán)境復雜等因素，導致測量的點云數據存在許多的非封閉孔洞。為了能夠更好地實現(xiàn)非封閉孔洞修補，本文提出采用非封閉孔洞相連的散亂點云的邊界確定孔洞修補范圍，采用三次曲線邊界可以擬合模型邊界點，根據孔洞及其周圍點的信息，基于移動最小二乘法重構一個隱式曲面，并且通過一定步長實施隱式曲面采樣，完成孔洞修補，實驗結果表明該算法能夠很好地恢復古建筑容貌[7?9]。　　1非封閉孔洞的提取和檢測　　大量的古籍文物在保護和恢復過程中，需要重建其往日容貌，但是拍攝工具及古籍文物自身的缺陷容易導致產生非封閉孔洞，需要尋找一種有效的算法，對其進行優(yōu)化、修補。因此，準確的提

6、取和檢測非封閉孔洞已經成為孔洞修補的基礎工作，具有重要的作用。如果點[P]的K?鄰近反映有實際曲面的邊界存在，并且點[P]就存在于邊界上，因此點[P]就被稱為邊界特征點?；贙?鄰近點的毗鄰關系可以提取邊界特征點，通過K?鄰近點向其切平面投影可以建立毗鄰關系。連接K?鄰近點的投影點與形心的投影點形成一條線段，以該線段為起始邊，逆時針旋轉，可以計算該線段與其他線段的投影角，并且可以對投影角進行排序，排序完成之后，將投影角按照前后順序相減，可以計算出K?鄰近點的每一個毗鄰角?！　榱四軌蚋玫亍⑷娴匦扪a點云數據孔洞，本文將非封閉孔洞轉化為封閉孔洞，對封閉孔洞進行修補。具體的封閉孔洞轉化

7、步驟為：在非封閉孔洞兩邊各自選取4～6個非噪音點作為三次曲線邊界擬合的控制頂點；針對選取的點實施三次非均勻曲線邊界曲線擬合；重新采樣新得到的曲線邊界曲線，并且提取孔洞邊界的新增采樣點；結合非封閉孔洞的邊界點與新增采樣點，將其連接成封閉的孔洞邊界?！　≡谏鲜鰣?zhí)行步驟中，關鍵點是擬合曲線采樣。擬合曲線采樣首先需要計算型值點的參數間距，并且對其進行排序，選取最小值[Δmin]。引入一個[λ]系數，根據相關經驗，可以設置[λ=2]，如果任意兩個相鄰點[Pi，][P