层次化点云边界快速精确提取方法研究

吴俊河，林 松，施向丰

(1.惠州市规划勘测研究院，惠州 516000；2.河海大学 地球科学与工程学院，南京 211100；3.江西理工大学 土木与测绘工程学院， 赣州 341000)

引 言

近年来,3维激光扫描技术在快速高精度获取3维空间信息中发挥着重要作用[1-2]，基于点云的目标识别和3维重建一直都是研究热点，边界提取是目标识别[3]、3维重建[4-5]过程中的重要步骤。精确的边界不仅影响着曲面几何特征的表达，还对重建后曲面模型的质量和精度有着重要的作用[6]。

目前边界点云的提取算法较多，主要有栅格划分法、微切平面法、三角网法和凸包类算法等。KE等人[7]对点云进行空间栅格划分，建立空间拓扑关系，依据栅格内是否有点检索边界，这种算法速度快，但是受点云密度和栅格大小影响较大，且提取精度不高。基于微切平面的方法是将待判定点及其邻域点投影到微切平面上，再依据一定的准则判别该点是否属于边界点。SUN等人[8]提出计算微切平面内投影点所构成的最大夹角作为判定依据。CHEN等人[9]通过模拟点与点间的拉力的合力判断待定点是否是边界点。SU等人[10]先计算各点法向量，然后将法向量投影至高斯球中，通过高斯映射法线聚类，依据聚类结果提取边界点，基于微切平面的方法效率太低，对每个点都需要投影，然后根据判断条件精确判定，耗时较长。基于三角网的方法，CHEN等人[11]提出通过遍历所有三角形的边长，依据边长阈值确定边界边，这种方法需要事先构建三角网，耗时较多。……