點云畫筆選取系統及方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種點云處理系統及方法，特別是關于一種點云畫筆快速選取系統及 方法。
【背景技術】
[0002] 掃描設備掃描出來的數據一般都是三維點云的數據，而且因為受掃描設備、光照、 環境、產品等因素的影響，掃描出來的產品圖像經常會存在很多雜點，導致圖片輪廓不清 晰。這樣對圖像的檢測處理增加很大的難度，而且還會導致檢測處理出來的數據精度低，誤 差大。在點云處理系統中，如果沒有能夠自由選擇點區域的方法，就不能較好的檢測和處理 點云圖像，這樣對圖像的處理就沒有意義。在現有點云處理系統中，只能進行點云大范圍 的搜索選中點云進行粗略處理圖像；在小范圍點云區域處理雜點時容易將需要保留的點去 掉，違反完善圖像的目的；并且只能對圖像整體輪廓外的點云區域處理。
【發明內容】
[0003] 鑒于以上內容，有必要提供一種點云套索選取系統及方法，能夠利用模型空間系 統的畫筆快速有效地選擇出目標產品的三維點云圖像中的點云區域進行處理。
[0004] 所述的點云畫筆選取系統運行于計算機裝置中，該計算機裝置連接有數據庫。該 點云畫筆選取系統包括：點云圖像繪制模塊，用于從數據庫中讀取一個點云文件，將該點云 文件中的三維坐標轉化成像素點并繪制到模型空間系統中來形成一幅由多個像素點組合 成的三維點云圖像；坐標轉換模塊，用于根據世界坐標系與平面坐標系的相互轉換算法將 三維點云圖像中的每一個像素點的世界坐標轉化成平面坐標來將三維點云圖像轉化成平 面點云圖像；畫筆選中模塊，用于在用戶需要選取的點云區域拖動模型空間系統中的畫筆 形成一個畫筆覆蓋區域，并利用該畫筆覆蓋區域選中平面點云圖像中的點云區域，從模型 空間系統中獲取所述畫筆覆蓋區域內一組像素點的坐標值，以及獲取該畫筆覆蓋區域的輪 廓坐標值；像素點判斷模塊，用于將平面點云圖像中每一像素點的坐標與畫筆覆蓋區域的 輪廓坐標值進行計算比較來判斷平面點云圖像中每一像素點是否在畫筆覆蓋區域內；顏色 處理模塊，用于將畫筆覆蓋區域內每一像素點的顏色轉換成特定顏色。
[0005] 所述的點云畫筆選取方法應用于計算機裝置中，該方法包括步驟：從數據庫中讀 取一個點云文件，將該點云文件中的三維坐標轉化成像素點并繪制到模型空間系統中來形 成一幅由多個像素點組合成的三維點云圖像；根據世界坐標系與平面坐標系的相互轉換算 法將三維點云圖像中的每一個像素點的世界坐標轉化成平面坐標來將三維點云圖像轉化 成平面點云圖像；在用戶需要選取的點云區域拖動模型空間系統中的畫筆形成一個畫筆覆 蓋區域，并利用畫筆覆蓋區域選中平面點云圖像中的點云區域；從模型空間系統中獲取所 述畫筆覆蓋區域內一組像素點的坐標值，并獲取該畫筆覆蓋區域的輪廓坐標值；將平面點 云圖像中每一像素點的坐標與畫筆覆蓋區域的輪廓坐標值進行計算比較來每一像素點是 否在畫筆覆蓋區域內；將畫筆覆蓋區域內每一像素點的顏色轉換成特定顏色。
[0006] 相較于現有技術，本發明所述的點云畫筆選取系統及方法能夠利用模型空間系統 的畫筆快速有效地選擇出目標產品的三維點云圖像中的雜質點進行處理，以便消除雜質點 還原出目標產品的輪廓圖像。
【附圖說明】
[0007] 圖1是本發明點云畫筆選取系統較佳實施例的運行環境示意圖。
[0008] 圖2是本發明點云畫筆選取方法較佳實施例的流程圖。
[0009] 圖3是利用畫筆選中點云區域的示意圖。
[0010] 圖4是確定畫筆覆蓋輪廓內像素點的不意圖。
[0011] 主要元件符號說明
[0012] 計算機裝置 1
[0013] 點云圖像繪制模塊 101
[0014] 坐標轉換模塊 102
[0015] 畫筆選中模塊 103
[0016] 像素點判斷模塊 104
[0017] 顏色處理模塊 105
[0018] 存儲設備 11
[0019] 處理器 12
[0020] 顯示設備 13
[0021] 數據庫 2
【具體實施方式】
[0022] 參閱圖1所示，是本發明點云畫筆選取系統較佳實施例的運行環境示意圖。在本 實施例中，所述的點云畫筆選取系統10安裝并運行于計算機裝置1中，該計算機裝置1還 包括，但不僅限于，存儲設備11、處理器12及顯示設備13。該計算裝置1安裝有操作系統 (例如Windows操作系統或Linux操作系統）以及各種應用系統（例如CAD等圖形處理 軟件）。所述的計算機裝置1可以為一種個人計算機（PC)、工作站計算機（Workstation computer)、筆記本計算機（Notebook)、服務器（Server)或者其他電子計算裝置。
[0023] 所述的計算機裝置1連接有數據庫2,該連接可以為本地數據線（例如Cable數 據線）連接，也可以是網絡（例如WAN或者LAN網絡）連接。所述數據庫2存儲有目標物 體（例如鼠標）的點云文件，所述的點云文件為一組解析成空間坐標的數據文件。在一個 模型空間系統（例如CAD系統）中打開點云文件，自動根據點云文件中的空間坐標在模型 空間系統中可以得到一幅由許多像素點組合而成的三維點云圖像。
[0024] 所述的存儲設備11包括，但不僅限于，內存、硬盤以及外部存儲設備等。所述的處 理器12包括，但不僅限于，中央處理器（CPU)、微處理器或其它數據處理機等。
[0025] 在本實施例中，所述的點云畫筆選取系統10包括，但不僅限于，點云圖像繪制模 塊101、坐標轉換模塊102、畫筆選中模塊103、像素點判斷模塊104及顏色處理模塊105。 本發明所稱的功能模塊是指一種能夠被計算機裝置1的處理器12所執行并且能夠完成固 定功能的一系列程序指令段，其存儲于計算機裝置1的存儲設備11中。關于各功能模塊 101-105將在圖2的流程圖中作詳細描述。
[0026] 參閱圖2所示，是本發明點云畫筆選取方法較佳實施例的流程圖。在本實施例中， 該方法應用于計算機裝置1中，能夠利用模型空間系統（例如CAD系統）的畫筆快速有效 地選擇出目標產品的三維點云圖像中的雜質點，以便消除雜質點還原出目標產品的輪廓圖 像。
[0027] 步驟S21，點云圖像繪制模塊101從數據庫2中讀取一個點云文件，通過一個模型 空間系統（例如CAD系統）打開該點云文件，并將該點云文件中的三維坐標轉化成像素點 并繪制到模型空間系統中來形成一幅由許多像素點組合成的三維點云圖像。在本實施例 中，所述的點云文件為一組已經由像素點解析成空間坐標的數據文件，文件中的每一個包 含三個坐標的數據都代表一個像素點，所述的點云圖像繪制模塊101自動根據點云文件中 的三維坐標轉化成相應的每一個點云文件并繪制到模型空間系統的視窗中。
[0028] 步驟S22,坐標轉換模塊102根據世界坐標系與平面坐標系的相互轉換算法將三 維點云圖像中的每一個像素點的世界坐標轉化成平面坐標，以便將三維點云圖像轉化成平 面點云圖像。在本實施例中，在平面坐標系（retinal coordinate system)中，用（μ, v)表 示圖像坐標系坐標，（x,y)表示平面坐標系坐標，若h在圖像坐標系中的坐標為（μ。，ν。)， μ軸和V軸方向上的物理尺寸坐標為μ χ, μ y，μ軸和V軸的夾角為Θ，則圖像坐標與平 面坐標的關系為如下所示：
[0029]
(: 1.. 1:)
[0030] 在世界坐標系（world coordinate system)中，所述世界坐標系由基準觀測原點 和XW、YW、ZW軸組成。例如，攝像機坐標系與世界坐標系之間的關系可用旋轉矩陣R與平移向 量T來描述，假如某點p的世界坐標與攝像機坐標下的坐標設為[X w, Yw, Zw, 1]T, [Xe, YD Zc, 1] T，則存在加下關系：
[0031]
(1.2)
[0032] 在（1. 2)式中，R為3X3正交單位矩陣；T = [Tx，Ty，Τζ]τ為三位平移矩陣戽是 4X4的矩陣，通常R、T為外部參數。R的三個歐拉角，分別為偏離角Θ、傾斜角φ、旋轉角 於，R可以由θ、Φ、供來表示為：
[0033]
[0034] 在本實施例中，世界坐標與平面坐標之間的轉換算法為：假設一點的坐標p，為
其中，（X，y)為P點的圖像坐標，IX，Y。，ZJT為空間點p的坐標,世界坐 標與平面坐標之間的轉換關系為：
[0035]
( 13)
[0036] 根據上述（1. 1)式、（1. 2)式、（1. 3)式可以得出p點的空間坐標系轉換成平面坐 標的關系表示為如下（1. 4)式：
[0037] (1.4)
[0038] 步驟S23,畫筆選中模塊103在用戶需要選取的點云區域拖動所述模型空間系統 中的畫筆形成一個畫筆覆蓋區域，并利用該畫筆覆蓋區域選中平面點云圖像中的點云區 域。在本實施例中，用戶在需要選中的點區域拖動畫筆，此時畫筆經過的地方將會把選中的 點元區域覆蓋形成一個畫筆