TW201531871A - 點雲模型貼圖系統及方法 - Google Patents

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Xin-Yuan Wu
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Abstract

一種點雲模型貼圖系統，包括複數功能模組用於：獲取物體平面的二維點雲模型及該平面的二維影像；將該點雲模型與二維影像對其重合；將點雲模型三角網格化，並對每個三角形編號；根據三角網格化後的點雲模型中的三角形對二維影像進行切割，並根據與點雲模型中的三角形的對應關係，對二維影像的三角形編號；將上述三角網格化後的二維的點雲模型轉化為三維點雲；根據上述對三角形的編號，將二維影像的三角形貼到三維點雲模型的對應的三角形上；及輸出貼圖後的點雲模型。

Description

點雲模型貼圖系統及方法
本發明涉及一種資料處理系統及方法，尤其涉及一種點雲模型貼圖系統及方法。
三維掃描設備掃描出來的資料一般均是三維點雲的方式，點雲的顯示方式雖能顯示三維模型，但不能顯示實際物體的顏色、當前材質、外貌等細節。
鑒於以上內容，有必要提供一種點雲模型貼圖方法及系統，能夠將物體的二維平面影像貼到該物體的三維點雲模型中。
一種點雲模型貼圖方法，包括步驟：獲取某一物體平面的二維點雲模型及該平面的二維影像；將上述點雲模型與二維影像對其重合；將上述點雲模型三角網格化，並對每個三角形編號；根據三角網格化後的點雲模型中的三角形對二維影像進行切割，得到由多個三角形組成的二維影像，並根據與點雲模型中的三角形的對應關係，對該二維影像的三角形編號；藉由一個轉換矩陣將上述三角網格化後的二維的點雲模型轉化為三維點雲；根據上述對三角形的編號，將二維影像的三角形進行放大、縮小操作後貼到三維點雲模型的對應的三角形上；及輸出貼圖後的點雲模型。
一種點雲模型貼圖系統，該系統包括：獲取模組，用於獲取某一物體平面的二維點雲模型及該平面的二維影像；對齊模組，用於將上述點雲模型與二維影像對其重合；三角網格化模組，用於將上述點雲模型三角網格化，並對每個三角形編號；切割模組，用於根據三角網格化後的點雲模型中的三角形對二維影像進行切割，得到由多個三角形組成的二維影像，並根據與點雲模型中的三角形的對應關係，對該二維影像的三角形編號；轉換模組，用於藉由一個轉換矩陣將上述三角網格化後的二維的點雲模型轉化為三維點雲；貼圖模組，用於根據上述對三角形的編號，將二維影像的三角形進行放大、縮小操作後貼到三維點雲模型的對應的三角形上；及輸出模組，用於輸出貼圖後的點雲模型。
相較於習知技術，本發明項所述之點雲模型貼圖系統及方法藉由三維掃描設備對物體進行掃描，得到二維的點雲座標，再通掃描設備的CCD拍攝該物體的二維平面影像，對該點雲及二維平面影像經處理後，將二維平面影像貼到點雲模型中，生成物體的三維模型，藉由該模型可以瞭解到物體的顏色、材質、外貌等細節。
圖1是本發明點雲模型貼圖系統較佳實施例的硬體架構示意圖。
圖2是本發明點雲模型貼圖系統較佳實施例的功能模組圖。
圖3是本發明點雲模型貼圖方法較佳實施例的流程圖。
參閱圖2所示，是本發明點雲模型貼圖系統較佳實施例的硬體架構示意圖。本發明項所述之點雲模型貼圖系統10安裝並運行於計算設備1上。所述計算設備1可以是電腦、伺服器等具有資料處理功能的電子設備。所述之計算設備1還包括儲存設備11、處理器12，及顯示設備13。
所述之點雲模型貼圖系統10包括多個由程式段所組成的功能模組（詳見圖2），用於將物體的二維平面影像貼到該物體的三維點雲模型中，以藉由該模型可以瞭解到物體的顏色、材質、外貌等細節。
所述儲存設備11用於儲存所述點雲模型貼圖系統10中各個程式段的程式碼。該儲存設備11可以為智慧媒體卡（smart media card）、安全數位卡（secure digital card）、快閃記憶體卡（flash card）等儲存設備。
所述處理器12用於執行所述點雲模型貼圖系統10中各個程式段的程式碼，以實現點雲模型貼圖系統10的中各功能模組的功能（詳見圖3中描述）。
所述之顯示設備13用於顯示計算設備1的視覺化資料。
如圖2所示，是本發明點雲模型貼圖系統較佳實施例的功能模組圖。所述之點雲模型貼圖系統10包括獲取模組100、對齊模組101，三角網格化模組102，切割模組103、轉換模組104、貼圖模組105及輸出模組106。
如上所述，以上各模組均以程式碼或指令的形式儲存於計算設備1的儲存設備11中或固化於該計算設備1的作業系統中，並由該計算設備1的處理器12所執行。以下結合圖3對點雲模型貼圖系統10中的各功能模組進行詳細說明。
參閱圖3所示，是本發明點雲模型貼圖方法較佳實施例的流程圖。本發明所述點雲模型貼圖方法並不限於圖3所示流程圖中的步驟及順序。根據不同的實施例，圖3所示流程圖中的步驟可以增加、移除、或者改變順序。
步驟S10，獲取模組100獲取某一物體平面的二維點雲模型及該平面的二維影像。本方法較佳實施例中，所述獲取模組100可以從儲存設備11中獲取所述物體的二維點雲模型及二維影像。本發明其他較佳實施例中，所述之獲取模組100從一個三維掃描系統（未圖示）中獲取所述物體的二維點雲模型及二維影像。所述之三維掃描系統包括一個裝夾治具用於固定所述物體，並包括一個量測設備對所述物體進行掃描得到該物體的二維點雲模型，及包括一個CCD（Charge-coupled Device，電荷耦合元件）設備捕獲該物體的二維影像。
步驟S11，對齊模組101將上述點雲模型與二維影像對其重合。本發明較佳實施例中，所述對齊模組101於同一座標系下，藉由縮放、平移、旋轉的方法實現二維點雲模型與二維影像的對其重合。
步驟S12，三角網格化模組102將上述點雲模型三角網格化，並對每個三角形編號。本發明較佳實施例中，三角網格化模組102根據三角網格化後的三角形外接圓內沒有點與包圍盒切割點雲快速找臨近點的方法，對點雲模型三角網格化，包括如下步驟：（a）選擇點雲模型中的一點，從與當前選擇的點所於及鄰近的一個或者多個小包圍盒中尋找距離所選擇的點最近的第二點，其中，距離要小於用戶給定的閥值；（b）從當前選擇的點所於及鄰近的一個或者多個小包圍盒中尋找第三點，其中，該第三點與第一點及第二點連成的三角形外接圓中不包含點雲模型中的其他點。
步驟S13，切割模組103根據三角網格化後的點雲模型中的三角形對二維影像進行切割，得到由多個三角形組成的二維影像，並根據與點雲模型中的三角形的對應關係，對該二維影像的三角形編號。如上所述，點雲模型與二維影像於同一座標系下，所述切割模組103可以根據三角網格化後的點雲模型中的三角形的三個頂點的座標對二維影像進行切割，得到由多個三角形組成的二維影像。
步驟S14，轉換模組104藉由一個轉換矩陣將上述三角網格化後的二維的點雲模型轉化為三維點雲。
步驟S15，貼圖模組105根據上述對三角形的編號，將二維影像的三角形進行放大、縮小操作後貼到三維點雲模型的對應的三角形上。
步驟S16，輸出模組106輸出貼圖後的點雲模型。藉由該貼圖後的點雲模型可以瞭解到物體的顏色、材質、外貌等細節。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅爲本發明之較佳實施例，本發明之範圍並不以上述實施例爲限，舉凡熟悉本案技藝之人士爰依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
1‧‧‧計算設備
10‧‧‧點雲模型貼圖系統
11‧‧‧儲存設備
12‧‧‧處理器
13‧‧‧顯示設備
100‧‧‧獲取模組
101‧‧‧對齊模組
102‧‧‧三角網格化模組
103‧‧‧切割模組
104‧‧‧轉換模組
105‧‧‧貼圖模組
106‧‧‧輸出模組
無
10‧‧‧點雲模型貼圖系統
100‧‧‧獲取模組
101‧‧‧對齊模組
102‧‧‧三角網格化模組
103‧‧‧切割模組
104‧‧‧轉換模組
105‧‧‧貼圖模組
106‧‧‧輸出模組

Claims (8)

  1. 一種點雲模型貼圖方法，該方法包括：
    獲取步驟：獲取某一物體平面的二維點雲模型及該平面的二維影像；
    對齊步驟：將上述點雲模型與二維影像對其重合；
    三角網格化步驟：將上述點雲模型三角網格化，並對每個三角形編號；
    切割步驟：根據三角網格化後的點雲模型中的三角形對二維影像進行切割，得到由多個三角形組成的二維影像，並根據與點雲模型中的三角形的對應關係，對該二維影像的三角形編號；
    轉換步驟：藉由一個轉換矩陣將上述三角網格化後的二維的點雲模型轉化為三維點雲；
    貼圖步驟：根據上述對三角形的編號，將二維影像的三角形進行放大、縮小操作後貼到三維點雲模型的對應的三角形上；及
    輸出步驟：輸出貼圖後的點雲模型。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之點雲模型貼圖方法，所述對齊步驟藉由於同一座標系下，進行縮放、平移、旋轉的方法實現二維點雲模型與二維影像的對其重合。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之點雲模型貼圖方法，所述三角網格化步驟包括：
    選擇點雲模型中的一點，從與當前選擇的點所於及鄰近的一個或者多個小包圍盒中尋找距離所選擇的點最近的第二點；及
    從當前選擇的點所於及鄰近的一個或者多個小包圍盒中尋找第三點，其中，該第三點與第一點及第二點連成的三角形外接圓中不包含點雲模型中的其他點。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之點雲模型貼圖方法，所述切割步驟中，根據三角網格化後的點雲模型中的三角形的三個頂點的座標對二維影像進行切割，得到由多個三角形組成的二維影像。
  5. 一種點雲模型貼圖系統，該系統包括：
    獲取模組，用於獲取某一物體平面的二維點雲模型及該平面的二維影像；
    對齊模組，用於將上述點雲模型與二維影像對其重合；
    三角網格化模組，用於將上述點雲模型三角網格化，並對每個三角形編號；
    切割模組，用於根據三角網格化後的點雲模型中的三角形對二維影像進行切割，得到由多個三角形組成的二維影像，並根據與點雲模型中的三角形的對應關係，對該二維影像的三角形編號；
    轉換模組，用於藉由一個轉換矩陣將上述三角網格化後的二維的點雲模型轉化為三維點雲；
    貼圖模組，用於根據上述對三角形的編號，將二維影像的三角形進行放大、縮小操作後貼到三維點雲模型的對應的三角形上；及
    輸出模組，用於輸出貼圖後的點雲模型。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之點雲模型貼圖系統，所述對齊模組藉由於同一座標系下進行縮放、平移、旋轉的方法實現二維點雲模型與二維影像的對其重合。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之點雲模型貼圖系統，所述三角網格化模組對點雲模型三角網格化時選擇點雲模型中的一點，從與當前選擇的點所於及鄰近的一個或者多個小包圍盒中尋找距離所選擇的點最近的第二點；及從當前選擇的點所於及鄰近的一個或者多個小包圍盒中尋找第三點，其中，該第三點與第一點及第二點連成的三角形外接圓中不包含點雲模型中的其他點。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之點雲模型貼圖系統，所述切割模組根據三角網格化後的點雲模型中的三角形的三個頂點的座標對二維影像進行切割，得到由多個三角形組成的二維影像。
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