点云画笔选取系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种点云处理系统及方法，特别是关于一种点云画笔快速选取系统及 方法。
【背景技术】
[0002] 扫描设备扫描出来的数据一般都是三维点云的数据，而且因为受扫描设备、光照、 环境、产品等因素的影响，扫描出来的产品图像经常会存在很多杂点，导致图片轮廓不清 晰。这样对图像的检测处理增加很大的难度，而且还会导致检测处理出来的数据精度低，误 差大。在点云处理系统中，如果没有能够自由选择点区域的方法，就不能较好的检测和处理 点云图像，这样对图像的处理就没有意义。在现有点云处理系统中，只能进行点云大范围 的搜索选中点云进行粗略处理图像；在小范围点云区域处理杂点时容易将需要保留的点去 掉，违反完善图像的目的；并且只能对图像整体轮廓外的点云区域处理。
【发明内容】
[0003] 鉴于以上内容，有必要提供一种点云套索选取系统及方法，能够利用模型空间系 统的画笔快速有效地选择出目标产品的三维点云图像中的点云区域进行处理。
[0004] 所述的点云画笔选取系统运行于计算机装置中，该计算机装置连接有数据库。该 点云画笔选取系统包括：点云图像绘制模块，用于从数据库中读取一个点云文件，将该点云 文件中的三维坐标转化成像素点并绘制到模型空间系统中来形成一幅由多个像素点组合 成的三维点云图像；坐标转换模块，用于根据世界坐标系与平面坐标系的相互转换算法将 三维点云图像中的每一个像素点的世界坐标转化成平面坐标来将三维点云图像转化成平 面点云图像；画笔选中模块，用于在用户需要选取的点云区域拖动模型空间系统中的画笔 形成一个画笔覆盖区域，并利用该画笔覆盖区域选中平面点云图像中的点云区域，从模型 空间系统中获取所述画笔覆盖区域内一组像素点的坐标值，以及获取该画笔覆盖区域的轮 廓坐标值；像素点判断模块，用于将平面点云图像中每一像素点的坐标与画笔覆盖区域的 轮廓坐标值进行计算比较来判断平面点云图像中每一像素点是否在画笔覆盖区域内；颜色 处理模块，用于将画笔覆盖区域内每一像素点的颜色转换成特定颜色。
[0005] 所述的点云画笔选取方法应用于计算机装置中，该方法包括步骤：从数据库中读 取一个点云文件，将该点云文件中的三维坐标转化成像素点并绘制到模型空间系统中来形 成一幅由多个像素点组合成的三维点云图像；根据世界坐标系与平面坐标系的相互转换算 法将三维点云图像中的每一个像素点的世界坐标转化成平面坐标来将三维点云图像转化 成平面点云图像；在用户需要选取的点云区域拖动模型空间系统中的画笔形成一个画笔覆 盖区域，并利用画笔覆盖区域选中平面点云图像中的点云区域；从模型空间系统中获取所 述画笔覆盖区域内一组像素点的坐标值，并获取该画笔覆盖区域的轮廓坐标值；将平面点 云图像中每一像素点的坐标与画笔覆盖区域的轮廓坐标值进行计算比较来每一像素点是 否在画笔覆盖区域内；将画笔覆盖区域内每一像素点的颜色转换成特定颜色。
[0006] 相较于现有技术，本发明所述的点云画笔选取系统及方法能够利用模型空间系统 的画笔快速有效地选择出目标产品的三维点云图像中的杂质点进行处理，以便消除杂质点 还原出目标产品的轮廓图像。
【附图说明】
[0007] 图1是本发明点云画笔选取系统较佳实施例的运行环境示意图。
[0008] 图2是本发明点云画笔选取方法较佳实施例的流程图。
[0009] 图3是利用画笔选中点云区域的示意图。
[0010] 图4是确定画笔覆盖轮廓内像素点的不意图。
[0011] 主要元件符号说明
[0012] 计算机装置 1
[0013] 点云图像绘制模块 101
[0014] 坐标转换模块 102
[0015] 画笔选中模块 103
[0016] 像素点判断模块 104
[0017] 颜色处理模块 105
[0018] 存储设备 11
[0019] 处理器 12
[0020] 显示设备 13
[0021] 数据库 2
【具体实施方式】
[0022] 参阅图1所示，是本发明点云画笔选取系统较佳实施例的运行环境示意图。在本 实施例中，所述的点云画笔选取系统10安装并运行于计算机装置1中，该计算机装置1还 包括，但不仅限于，存储设备11、处理器12及显示设备13。该计算装置1安装有操作系统 (例如Windows操作系统或Linux操作系统）以及各种应用系统（例如CAD等图形处理 软件）。所述的计算机装置1可以为一种个人计算机（PC)、工作站计算机（Workstation computer)、笔记本计算机（Notebook)、服务器（Server)或者其他电子计算装置。
[0023] 所述的计算机装置1连接有数据库2,该连接可以为本地数据线（例如Cable数 据线）连接，也可以是网络（例如WAN或者LAN网络）连接。所述数据库2存储有目标物 体（例如鼠标）的点云文件，所述的点云文件为一组解析成空间坐标的数据文件。在一个 模型空间系统（例如CAD系统）中打开点云文件，自动根据点云文件中的空间坐标在模型 空间系统中可以得到一幅由许多像素点组合而成的三维点云图像。
[0024] 所述的存储设备11包括，但不仅限于，内存、硬盘以及外部存储设备等。所述的处 理器12包括，但不仅限于，中央处理器（CPU)、微处理器或其它数据处理机等。
[0025] 在本实施例中，所述的点云画笔选取系统10包括，但不仅限于，点云图像绘制模 块101、坐标转换模块102、画笔选中模块103、像素点判断模块104及颜色处理模块105。 本发明所称的功能模块是指一种能够被计算机装置1的处理器12所执行并且能够完成固 定功能的一系列程序指令段，其存储于计算机装置1的存储设备11中。关于各功能模块 101-105将在图2的流程图中作详细描述。
[0026] 参阅图2所示，是本发明点云画笔选取方法较佳实施例的流程图。在本实施例中， 该方法应用于计算机装置1中，能够利用模型空间系统（例如CAD系统）的画笔快速有效 地选择出目标产品的三维点云图像中的杂质点，以便消除杂质点还原出目标产品的轮廓图 像。
[0027] 步骤S21，点云图像绘制模块101从数据库2中读取一个点云文件，通过一个模型 空间系统（例如CAD系统）打开该点云文件，并将该点云文件中的三维坐标转化成像素点 并绘制到模型空间系统中来形成一幅由许多像素点组合成的三维点云图像。在本实施例 中，所述的点云文件为一组已经由像素点解析成空间坐标的数据文件，文件中的每一个包 含三个坐标的数据都代表一个像素点，所述的点云图像绘制模块101自动根据点云文件中 的三维坐标转化成相应的每一个点云文件并绘制到模型空间系统的视窗中。
[0028] 步骤S22,坐标转换模块102根据世界坐标系与平面坐标系的相互转换算法将三 维点云图像中的每一个像素点的世界坐标转化成平面坐标，以便将三维点云图像转化成平 面点云图像。在本实施例中，在平面坐标系（retinal coordinate system)中，用（μ, v)表 示图像坐标系坐标，（x,y)表示平面坐标系坐标，若h在图像坐标系中的坐标为（μ。，ν。)， μ轴和V轴方向上的物理尺寸坐标为μ χ, μ y，μ轴和V轴的夹角为Θ，则图像坐标与平 面坐标的关系为如下所示：
[0029]
(: 1.. 1:)
[0030] 在世界坐标系（world coordinate system)中，所述世界坐标系由基准观测原点 和XW、YW、ZW轴组成。例如，摄像机坐标系与世界坐标系之间的关系可用旋转矩阵R与平移向 量T来描述，假如某点p的世界坐标与摄像机坐标下的坐标设为[X w, Yw, Zw, 1]T, [Xe, YD Zc, 1] T，则存在加下关系：
[0031]
(1.2)
[0032] 在（1. 2)式中，R为3X3正交单位矩阵；T = [Tx，Ty，Τζ]τ为三位平移矩阵戽是 4X4的矩阵，通常R、T为外部参数。R的三个欧拉角，分别为偏离角Θ、倾斜角φ、旋转角 於，R可以由θ、Φ、供来表示为：
[0033]
[0034] 在本实施例中，世界坐标与平面坐标之间的转换算法为：假设一点的坐标p，为
其中，（X，y)为P点的图像坐标，IX，Y。，ZJT为空间点p的坐标,世界坐 标与平面坐标之间的转换关系为：
[0035]
( 13)
[0036] 根据上述（1. 1)式、（1. 2)式、（1. 3)式可以得出p点的空间坐标系转换成平面坐 标的关系表示为如下（1. 4)式：
[0037] (1.4)
[0038] 步骤S23,画笔选中模块103在用户需要选取的点云区域拖动所述模型空间系统 中的画笔形成一个画笔覆盖区域，并利用该画笔覆盖区域选中平面点云图像中的点云区 域。在本实施例中，用户在需要选中的点区域拖动画笔，此时画笔经过的地方将会把选中的 点元区域覆盖形成一个画笔