C++三维点云底面缺损简单识别和修补

编程入门行业动态更新时间:2024-10-23 06:27:36

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C++三维点云底面缺损简单识别和修补

C++三维点云底面简单识别和修补

前言

三维点云的应用中，经常需要识别底面（如体积计算的参考平面、基坑测量等）；而底面点云如果出现缺损、空洞时，又会影响计算，就需要进行修补。

本文通过最简单的方式，快速找到底面并进行修补。当然，由于过于简单，存在着很多限制，比如底面必须位于Z轴最下端，或者可以旋转到Z轴；又比如底面必须是平面。

底面识别

底面识别主要步骤：
1.将点云进行旋转，使Z轴与待修补面垂直；
2.根据一定的X和Y范围，对点云进行分块；
3.统计每个分块的点云信息；
4.同时满足 a）分块内点云最大Z值和最小Z值偏差小于某个值，b）分块内点云数量大于某个值，两个条件的，认定为平面；
5.遍历所有平面，Z值均值最小的平面认定为底面。

定义统计信息；

// 统计信息
struct data
{
public:data(){i = 0;j = 0;count = 0;}int i;			// X坐标索引int j;			// Y坐标索引int count;		// 统计点数，用于过滤孤立点float min;		// 统计X、Y坐标索引范围内点云Z的最小值float max;	// 统计X、Y坐标索引范围内点云Z的最大值float mean;	// 统计X、Y坐标索引范围内点云Z的平均值
};

处理点云，统计分块点云信息；

// 统计信息
vector<data> vecData;// 取x和y的整数部分作为索引，相当于将点云分成1m*1m的块
int indexX = tmp_x;
int indexY = tmp_y;
bool found = false;
for(int n = 0; n < vecData.size(); n++)
{if (vecData[n].i == indexX && vecData[n].j == indexY)// 队列中已经存在的块{// 更新统计值vecData[n].count = vecData[n].count + 1;vecData[n].min = (vecData[n].min > tmp_z) ? tmp_z : vecData[n].min;vecData[n].max = (vecData[n].max < tmp_z) ? tmp_z : vecData[n].max;vecData[n].mean = (vecData[n].mean * (vecData[n].count - 1) + tmp_z) / vecData[n].count ;found = true;} 
}// 队列中不存在的块
if (!found)
{data d;d.i = tmp_x;d.j = tmp_y;d.count = 1;d.min = tmp_z;d.max = tmp_z;d.mean = tmp_z;vecData.push_back(d);
}

根据统计的点云信息，找到底面

// 查找最低平面的Z值
float minZ = 1000;
for(int k = 0; k < vecData.size(); k++)
{// 根据点数、最大值、最小值判断是否为有效平面if (vecData[k].count > 100 && vecData[k].max - vecData[k].min < 0.1){minZ = (minZ > vecData[k].mean) ? vecData[k].mean : minZ;}
}

平面修补

按照一定的分辨率，使用找到的最小Z值修补平面

float VirtualX = -20;// x范围（本例为-20到0）
float VirtualY = -40;// y范围（本例为-40到0）
while(VirtualY < 0)
{while(VirtualX < 0){// 模拟点云float x = VirtualX;float y = VirtualY;float z = minZ;VirtualX += 0.1;// 按照0.1m的分辨率填充}VirtualX = -20;VirtualY += 0.1;// 按照0.1m的分辨率填充
}