CN110132168A - 一种三维激光点云数据处理系统 - Google Patents

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纪学超
高飞飞
顾宝州
张静
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Suzhou Jiayisheng Small And Medium-Sized Enterprises Science And Technology Consulting Co Ltd
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Suzhou Jiayisheng Small And Medium-Sized Enterprises Science And Technology Consulting Co Ltd
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/2433—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures for measuring outlines by shadow casting

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Abstract

本案为一种三维激光点云数据处理系统，包括：云数据模块；区域分割模块，用于从三维激光点云数据中提取功能区域；边界提取模块，用于通过方向图像检测几何突变，再通过区域边界进行补充，提取出三维激光点云包含的所述功能区域的边界点；拼接模块，用于根据功能区域的边界点将所述三维激光点云数据导入拼接软件，将拼接后的扫描目标的三维坐标数据转换成施工现场的施工坐标数据；边界修正模块，用于采用将功能区域的边界点模糊化的方式，修正功能区域的边界，完成扫描目标立面重建。本案根据三维激光点云数据对扫描目标的坐标数据进行拼接，从而为下一步施工提供分析依据，并修正功能区域的边界，完成扫描目标立面重建，实现可视化。

Description

一种三维激光点云数据处理系统
技术领域
本发明涉及三维空间信息处理领域，更具体地涉及一种三维激光点云数据处理系统。
背景技术
三维激光扫描技术是上世纪九十年代中期开始出现的一种获取三维空间数据的高新技术，其通过高速激光扫描测量的方法，大面积高分辨率地快速获取被测对象表面的三维坐标数据。在获取物体表面每个采样点的空间坐标后，得到点的集合，其为大量的空间离散点阵数据，通常称之为“点云(Points Cloud)”。由于获取的三维数据本身包含几何特征，可以直接记录物体表面的几何属性，因此可以详细、准确地表达物体表面的形状，用于建立物体的三维模型。当前三维激光扫描点云数据处理的效率较低，急需一种简便且高效的点云数据处理的方法。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种简便、高效的三维激光点云数据处理系统。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种三维激光点云数据处理系统，包括：
云数据模块，用于根据扫描目标的三维坐标数据、设置于所述扫描目标周围的标靶纸的三维坐标数据和设置于两个扫描站之间的标靶球的三维坐标数据形成三维激光点云数据；
区域分割模块，用于从三维激光点云数据中提取功能区域；
边界提取模块，用于通过方向图像检测几何突变，再通过区域边界进行补充，提取出三维激光点云包含的所述功能区域的边界点，其中，所述的方向图像反映了场景沿方向的变化，在边缘处，描绘出不同方向间距阶跃；
拼接模块，用于根据所述功能区域的边界点将所述三维激光点云数据导入拼接软件，拼接软件根据标靶纸和标靶球的三维坐标数据，对所述扫描目标的三维坐标数据进行拼接，将拼接后的扫描目标的三维坐标数据转换成施工现场的施工坐标数据；
边界修正模块，用于采用将所述功能区域的边界点模糊化的方式，修正所述功能区域的边界，完成扫描目标立面重建。
优选的是，所述三维激光点云数据处理系统，其中，比对模块包括：转换单元，用于将扫描目标的预设模型的坐标数据转换成施工现场的施工坐标数据；比对单元，用于将预设模型与拼接后的扫描目标的施工坐标数据进行比对，得到所述扫描目标的实际坐标位置与设计坐标位置的偏差。
优选的是，所述三维激光点云数据处理系统，其中，所述从三维激光点云数据中提取功能区域具体包括：小平面分割，对三维激光点云数据建立基于线性八叉树的空间索引，分配点云数据进入立方体单元，使所述立方体单元内的三维点在一第一平面内；小平面聚合，将相邻立方体单元内的满足同向性和共面性的第一平面归并，合并成一第二平面即为所述的功能区域。
优选的是，所述三维激光点云数据处理系统，其中，所述边界提取模块包括：
区域边界检测单元，利用激光采样点阵序列构成的二维网格平面为投影面，将所述第二平面的点集投影到所述的投影面上，利用四邻域方法提取区域边界；
边界点连接单元，遍历所述第二平面的区域边界点和几何突变点，构成闭合弧段。
优选的是，所述三维激光点云数据处理系统，其中，还包括三维模型绘制模块，其用于将所述边界修正模块拟合出的所述功能区域绘制成为扫描目标的三维立面模型。
本案的有益效果：本案可以根据多次采集的所述扫描目标的坐标数据、标靶纸的坐标数据和标靶球的坐标数据形成三维激光点云数据，并根据三维激光点云数据对所述扫描目标的坐标数据进行拼接，从而为下一步施工提供分析依据，同时，利用区域分割模块、边界提取模块、边界修正模块，采用将所述功能区域的边界点模糊化的方式，修正所述功能区域的边界，完成扫描目标立面重建，实现可视化。
附图说明
图1为本发明一实施例所述三维激光点云数据处理系统的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1所示，本案实施例提供了一种三维激光点云数据处理系统，包括：
云数据模块1，用于根据扫描目标的三维坐标数据、设置于所述扫描目标周围的标靶纸的三维坐标数据和设置于两个扫描站之间的标靶球的三维坐标数据形成三维激光点云数据；
区域分割模块2，用于从三维激光点云数据中提取功能区域；
边界提取模块3，用于通过方向图像检测几何突变，再通过区域边界进行补充，提取出三维激光点云包含的所述功能区域的边界点，其中，所述的方向图像反映了场景沿方向的变化，在边缘处，描绘出不同方向间距阶跃；
拼接模块4，用于根据所述功能区域的边界点将所述三维激光点云数据导入拼接软件，拼接软件根据标靶纸和标靶球的三维坐标数据，对所述扫描目标的三维坐标数据进行拼接，将拼接后的扫描目标的三维坐标数据转换成施工现场的施工坐标数据；
边界修正模块5，用于采用将所述功能区域的边界点模糊化的方式，修正所述功能区域的边界，完成扫描目标立面重建。模糊化光顺处理，完成物体表面重建。
本案实施例可以根据多次采集的所述扫描目标的坐标数据、标靶纸的坐标数据和标靶球的坐标数据形成三维激光点云数据，并根据三维激光点云数据对所述扫描目标的坐标数据进行拼接，从而为下一步施工提供分析依据，同时，利用区域分割模块2、边界提取模块3、边界修正模块5，采用将所述功能区域的边界点模糊化的方式，修正所述功能区域的边界，完成扫描目标立面重建，实现可视化。
还包括比对模块6，比对模块6包括：转换单元，用于将扫描目标的预设模型的坐标数据转换成施工现场的施工坐标数据；比对单元，用于将预设模型与拼接后的扫描目标的施工坐标数据进行比对，得到所述扫描目标的实际坐标位置与设计坐标位置的偏差。将扫描目标的预设模型与拼接完成的扫描目标的坐标数据进行比对，能够精确、高效地得到所述扫描目标的实际坐标位置与设计坐标位置的偏差。
所述从三维激光点云数据中提取功能区域具体包括：小平面分割，对三维激光点云数据建立基于线性八叉树的空间索引，分配点云数据进入立方体单元，使所述立方体单元内的三维点在一第一平面内；小平面聚合，将相邻立方体单元内的满足同向性和共面性的第一平面归并，合并成一第二平面即为所述的功能区域。
所述边界提取模块3包括：
区域边界检测单元，利用激光采样点阵序列构成的二维网格平面为投影面，将所述第二平面的点集投影到所述的投影面上，利用四邻域方法提取区域边界；
边界点连接单元，遍历所述第二平面的区域边界点和几何突变点，构成闭合弧段。边界提取模块3能够检测三维激光点云所包含的几何边缘信息，比如建筑物棱角等。提出一个方向图像的概念，并通过方向图像检测几何突变，再通过区域边界进行补充，从而充分提取出三维激光点云包含的几何边缘信息。本发明的区域分割方法既适用于有序的三维点云也适用于无序杂乱无章的三维点云；适用于所有三维激光扫描数据，通过本发明处理不仅有效提取了三维特征而且减少了数据量。
还包括三维模型绘制模块7，其用于将所述边界修正模块5拟合出的所述功能区域绘制成为扫描目标的三维立面模型。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (5)

1.一种三维激光点云数据处理系统，其特征在于,包括：
云数据模块，用于根据扫描目标的三维坐标数据、设置于所述扫描目标周围的标靶纸的三维坐标数据和设置于两个扫描站之间的标靶球的三维坐标数据形成三维激光点云数据；
区域分割模块，用于从三维激光点云数据中提取功能区域；
边界提取模块，用于通过方向图像检测几何突变，再通过区域边界进行补充，提取出三维激光点云包含的所述功能区域的边界点，其中，所述的方向图像反映了场景沿方向的变化，在边缘处，描绘出不同方向间距阶跃；
拼接模块，用于根据所述功能区域的边界点将所述三维激光点云数据导入拼接软件，拼接软件根据标靶纸和标靶球的三维坐标数据，对所述扫描目标的三维坐标数据进行拼接，将拼接后的扫描目标的三维坐标数据转换成施工现场的施工坐标数据；
边界修正模块，用于采用将所述功能区域的边界点模糊化的方式，修正所述功能区域的边界，完成扫描目标立面重建。
2.如权利要求1所述三维激光点云数据处理系统，其特征在于，还包括比对模块包括：转换单元，用于将扫描目标的预设模型的坐标数据转换成施工现场的施工坐标数据；比对单元，用于将预设模型与拼接后的扫描目标的施工坐标数据进行比对，得到所述扫描目标的实际坐标位置与设计坐标位置的偏差。
3.如权利要求2所述三维激光点云数据处理系统，其特征在于，所述从三维激光点云数据中提取功能区域具体包括：小平面分割，对三维激光点云数据建立基于线性八叉树的空间索引，分配点云数据进入立方体单元，使所述立方体单元内的三维点在一第一平面内；小平面聚合，将相邻立方体单元内的满足同向性和共面性的第一平面归并，合并成一第二平面即为所述的功能区域。
4.如权利要求3所述三维激光点云数据处理系统，其特征在于，所述边界提取模块包括：
区域边界检测单元，利用激光采样点阵序列构成的二维网格平面为投影面，将所述第二平面的点集投影到所述的投影面上，利用四邻域方法提取区域边界；
边界点连接单元，遍历所述第二平面的区域边界点和几何突变点，构成闭合弧段。
5.如权利要求4所述三维激光点云数据处理系统，其特征在于,还包括三维模型绘制模块，其用于将所述边界修正模块拟合出的所述功能区域绘制成为扫描目标的三维立面模型。
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