平面点云格网过程及可视化介绍(python)

2024-06-23 13:44

本文主要是介绍平面点云格网过程及可视化介绍(python),希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

1、背景介绍

      实际人工构造物中,很多物体表面为平面结构,因此将点云投影在二维平面上进行处理,如进行点云面积计算、点云边缘提取等。

      具体案例可以参考博客:详解基于格网法统计平面点云面积_点云格网法计算xy投影面积-CSDN博客、点云格网过程可视化(C++ PCL)-CSDN博客、

基于格网拓扑关系的边缘点检测-CSDN博客

       本博客介绍基于python语言介绍平面点云格网化过程,并对格网进行可视化,让点云数据处理过程更加直观明了,最终效果如下图所示:

2、原理介绍

2.1 初始格网化计算

       首先统计点云数据的X、Y坐标值的最大值与最小值,分别为Xmin、Xmax、Ymin、Ymax。根据划分的格网尺寸L,确定最小外包矩形可以划分的行与列:

行数=ceil(Xmax-Xmin)/L

列数=ceil(Ymax-Ymin)/L

      Ceil()为向上取整函数,  根据计算的覆盖点云的行号、列号,可以知道总的格网数量,这样便于在编写程序时,初始化维度。

  ****需要注意的是,为了防止出现越界,以及后续数据处理,需要将Xmin、Xmax、Ymin、Ymax适当的向外扩,如

Xmin=Xmin-L

Xmax=Xmax+L

Ymin=Ymin-L

Ymax=Ymax+L

 2.2 单个点格网计算

       对于每个点P(x,y,z),依据其x、y坐标将该点划入到相应的格网内即可。P点落入的格网编号为:       

行号=ceil((x-Xmin)/L)

列号=ceil((y-Ymin)/L)

       所有点处理完后,每个格网内包含的点数量不一致,有的格网部包含点,有点包含若干点,这个与点云形状有关。

2.3 格网可视化

      每个格网可以看成功一个正方形,因此,格网可视化可以看成将这些格网进行可视化,具体来说,根据格网尺寸L、点云x、y坐标的最小值,即可计算出正方形的四个顶点位置坐标,最终便可实现格网的可视化。

3、代码测试验证

     本程序基于python编写,在pycharm上运行。下载代码链接如,下所包含的测试数据与代码如下图所示:

3.1 所有格网可视化

       所有格网可视化,即将覆盖点云的最小外包矩形,均匀划分成边长为L的若干正方形,效果如下,构建的格网,在原始点云基础上向外外扩了2层,每个格网大小一样,且属于同一格网内点,颜色相同。且点云颜色变化变化位置与格网边重合。同时,修改格网尺寸,可以得到同样效果,只是格网总数量显著变少。

3.2 部分格网可视化

      部分格网可视化,是将包含点云的格网进行可视化,不包含点云的格网不进行可视化,效果如下所示。与上面显著不同的是,只包含点的格网进行了可视化,且属于该格网内的点,颜色一致。同时设置不同的格网尺寸,格网数量与分布,存在一定差异。

4、总结

      介绍了基于python的平面点云格网及其可视化原理与过程。需要说明的是,格网可视化,仅仅是数据预处理步骤,便于数据处理。

这篇关于平面点云格网过程及可视化介绍(python)的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1087323

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