本發(fā)明涉及虛擬與現(xiàn)實(shí)，特別涉及基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取高斯模型表面的方法、系統(tǒng)及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(英文名稱(chēng)：virtual?reality，縮寫(xiě)為vr)囊括計(jì)算機(jī)、電子信息、仿真技術(shù)，其基本實(shí)現(xiàn)方式是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為主，利用并綜合三維圖形技術(shù)、多媒體技術(shù)、仿真技術(shù)、顯示技術(shù)、伺服技術(shù)等多種高科技的最新發(fā)展成果，借助計(jì)算機(jī)等設(shè)備產(chǎn)生一個(gè)逼真的三維視覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)等多種感官體驗(yàn)的虛擬世界，從而使處于虛擬世界中的人產(chǎn)生一種身臨其境的感覺(jué)。

2、高斯模型在虛擬與現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的全景影像領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用，高斯模型可以用于構(gòu)建逼真的虛擬場(chǎng)景。通過(guò)高斯濺射技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)高質(zhì)量的渲染效果，使用戶(hù)能夠沉浸在虛擬場(chǎng)景中，特別是3d高斯模型，常被用于表示虛擬場(chǎng)景中的幾何和顏色信息。通過(guò)高斯球（點(diǎn)云數(shù)據(jù)）的分布，可以顯式地表示場(chǎng)景中的點(diǎn)、線、面等幾何元素，同時(shí)攜帶顏色信息，從而實(shí)現(xiàn)逼真的渲染效果。由于高斯模型是大量的點(diǎn)云數(shù)據(jù)組成，點(diǎn)云數(shù)據(jù)在高斯模型的內(nèi)外都存在，并且它的點(diǎn)云數(shù)據(jù)并不是連續(xù)的，因此相比于傳統(tǒng)的虛擬模型來(lái)說(shuō)，無(wú)法直接獲取到表面信息，而在高斯模型應(yīng)用到虛擬場(chǎng)景中時(shí)，往往會(huì)需要對(duì)高斯模型進(jìn)行二次加工，因此獲取到模型的表面信息尤為重要，但是傳統(tǒng)的獲取方式只能靠手動(dòng)去描繪模型的外表面，這樣獲得的外表面輪廓是粗糙的，且描繪效率較低，容易出錯(cuò)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就在于為了解決上述傳統(tǒng)的高斯模型外表面不易獲取的問(wèn)題提出基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取高斯模型表面的方法、系統(tǒng)及存儲(chǔ)介質(zhì)，具有可快速生成外表面輪廓，操作效率高，展示效果更加精細(xì)的優(yōu)點(diǎn)。

2、第一方面，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的，一種基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取高斯模型表面的方法，該方法包括以下步驟：

3、獲取高斯模型導(dǎo)入三維坐標(biāo)系中；

4、計(jì)算所述高斯模型沿x軸方向的最大長(zhǎng)度l1，沿y軸方向的最大長(zhǎng)度l2和沿z軸方向的最大長(zhǎng)度l3，生成長(zhǎng)寬高依次為l1、l2和l3的包圍盒；

5、獲得所述包圍盒的中心點(diǎn)，對(duì)所述包圍盒分別沿垂直于x軸、y軸和z軸三個(gè)方向做分割切面，使三個(gè)所述切面的交點(diǎn)與所述中心點(diǎn)位置一致；

6、在每個(gè)所述切面上做棋盤(pán)分割線，以所述棋盤(pán)分割線的各個(gè)線交點(diǎn)為起點(diǎn)做垂直與所述切面的法線，每條所述法線包括正向和負(fù)向兩個(gè)方向；

7、記錄每條法線上的所有點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并計(jì)算每個(gè)所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)與所述線交點(diǎn)之間的距離，在正向法線和負(fù)向法線上均查找出距離最大的點(diǎn)云數(shù)據(jù)保存到表面點(diǎn)集中；

8、去除所述表面點(diǎn)集中的重復(fù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并將保留的點(diǎn)云數(shù)據(jù)依次連線形成連續(xù)的邊緣輪廓模型。

9、優(yōu)選的，所述獲得所述包圍盒的中心點(diǎn)的方法為：

10、計(jì)算包圍盒的與三維坐標(biāo)系原點(diǎn)最近的一個(gè)頂角坐標(biāo)（x0，y0，z0）；

11、則中心點(diǎn)的x軸坐標(biāo)是：x=x0+l1/2；

12、中心點(diǎn)的y軸坐標(biāo)是：y=y0+l2/2；

13、中心點(diǎn)的z軸坐標(biāo)是：z=z0+l3/2；

14、獲得包圍盒的中心點(diǎn)坐標(biāo)（x，y，z）。

15、優(yōu)選的，該方法還包括設(shè)置所述包圍盒的中心點(diǎn)為所述三維坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)。

16、優(yōu)選的，所述以所述棋盤(pán)分割線的各個(gè)線交點(diǎn)為起點(diǎn)做垂直與所述切面的法線的方法為：

17、獲取包圍盒垂直于x軸的切面，選擇該切面上的棋盤(pán)分割線的線交點(diǎn)為起點(diǎn)向x軸正方向發(fā)射射線，該射線為正向法線，向x軸的負(fù)方向發(fā)射射線，該射線為負(fù)向法線；

18、獲取包圍盒垂直于y軸的切面，選擇該切面上的棋盤(pán)分割線的線交點(diǎn)為起點(diǎn)向y軸正方向發(fā)射射線，該射線為正向法線，向y軸的負(fù)方向發(fā)射射線，該射線為負(fù)向法線；

19、獲取包圍盒垂直于z軸的切面，選擇該切面上的棋盤(pán)分割線的線交點(diǎn)為起點(diǎn)向z軸正方向發(fā)射射線，該射線為正向法線，向z軸的負(fù)方向發(fā)射射線，該射線為負(fù)向法線。

20、優(yōu)選的，該方法還包括設(shè)置棋盤(pán)分割線分割出的單元格長(zhǎng)度和寬度。

21、優(yōu)選的，所述將保留的點(diǎn)云數(shù)據(jù)依次連線形成連續(xù)的邊緣輪廓模型的方法為：選擇其中一個(gè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)作為起始點(diǎn)，以起始點(diǎn)向相鄰的所有點(diǎn)云數(shù)據(jù)連線，直到所有的點(diǎn)云數(shù)據(jù)連線完畢，此時(shí)形成的封閉式輪廓即為高斯模型的外表面。

22、第二方面，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的，一種基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取高斯模型表面的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：

23、模型導(dǎo)入單元，用于獲取高斯模型導(dǎo)入三維坐標(biāo)系中；

24、包圍盒生成單元，用于計(jì)算所述高斯模型沿x軸方向的最大長(zhǎng)度l1，沿y軸方向的最大長(zhǎng)度l2和沿z軸方向的最大長(zhǎng)度l3，生成長(zhǎng)寬高依次為l1、l2和l3的包圍盒；

25、分割切面單元，用于獲得所述包圍盒的中心點(diǎn)，對(duì)所述包圍盒分別沿垂直于x軸、y軸和z軸三個(gè)方向做分割切面，使三個(gè)所述切面的交點(diǎn)與所述中心點(diǎn)位置一致；

26、法線生成單元，用于在每個(gè)所述切面上做棋盤(pán)分割線，以所述棋盤(pán)分割線的各個(gè)線交點(diǎn)為起點(diǎn)做垂直與所述切面的法線，每條所述法線包括正向和負(fù)向兩個(gè)方向；

27、點(diǎn)云篩選單元，用于記錄每條法線上的所有點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并計(jì)算每個(gè)所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)與所述線交點(diǎn)之間的距離，在正向法線和負(fù)向法線上均查找出距離最大的點(diǎn)云數(shù)據(jù)保存到表面點(diǎn)集中；

28、外表面成型單元，用于去除所述表面點(diǎn)集中的重復(fù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并將保留的點(diǎn)云數(shù)據(jù)依次連線形成連續(xù)的邊緣輪廓模型。

29、優(yōu)選的，該系統(tǒng)還包括設(shè)置所述包圍盒的中心點(diǎn)為所述三維坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)。

30、優(yōu)選的，所述法線生成單元還包括設(shè)置棋盤(pán)分割線分割出的單元格長(zhǎng)度和寬度。

31、第三方面，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的，一種存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，在所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)如第一方面所述的基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取高斯模型表面的方法。

32、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

33、本發(fā)明利用將高斯模型導(dǎo)入到三維坐標(biāo)系中，再對(duì)高斯模型以垂直坐標(biāo)系的x軸、y軸和z軸進(jìn)行切面，再每個(gè)切面上生成棋盤(pán)式分割線，以分割線的線交點(diǎn)做垂直于面的法線，選擇法線上與線交點(diǎn)最遠(yuǎn)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，從而查找到高斯模型外表面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并將點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行去重連線，最終獲取整個(gè)外表面輪廓，通過(guò)這種方式可以快速獲取高斯模型的外表面，計(jì)算簡(jiǎn)單高效，大大提高了高斯模型表面獲取的效率和準(zhǔn)確率。

技術(shù)特征：

1.一種基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取高斯模型表面的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取高斯模型表面的方法，其特征在于，所述獲得所述包圍盒的中心點(diǎn)的方法為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取高斯模型表面的方法，其特征在于，該方法還包括設(shè)置所述包圍盒的中心點(diǎn)為所述三維坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取高斯模型表面的方法，其特征在于，所述以所述棋盤(pán)分割線的各個(gè)線交點(diǎn)為起點(diǎn)做垂直與所述切面的法線的方法為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取高斯模型表面的方法，其特征在于，該方法還包括設(shè)置棋盤(pán)分割線分割出的單元格長(zhǎng)度和寬度。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取高斯模型表面的方法，其特征在于，所述將保留的點(diǎn)云數(shù)據(jù)依次連線形成連續(xù)的邊緣輪廓模型的方法為：選擇其中一個(gè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)作為起始點(diǎn)，以起始點(diǎn)向相鄰的所有點(diǎn)云數(shù)據(jù)連線，直到所有的點(diǎn)云數(shù)據(jù)連線完畢，此時(shí)形成的封閉式輪廓即為高斯模型的外表面。

7.一種基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取高斯模型表面的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取高斯模型表面的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括設(shè)置所述包圍盒的中心點(diǎn)為所述三維坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取高斯模型表面的系統(tǒng)，其特征在于，所述法線生成單元還包括設(shè)置棋盤(pán)分割線分割出的單元格長(zhǎng)度和寬度。

10.一種存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，在所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取高斯模型表面的方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取高斯模型表面的方法、系統(tǒng)及存儲(chǔ)介質(zhì)，屬于虛擬與現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域，方法包括：獲取高斯模型導(dǎo)入三維坐標(biāo)系中；生成長(zhǎng)寬高依次為L(zhǎng)1、L2和L3的包圍盒；獲得包圍盒的中心點(diǎn)，對(duì)包圍盒分別沿垂直于X軸、Y軸和Z軸三個(gè)方向做分割切面；在每個(gè)切面上做棋盤(pán)分割線，以棋盤(pán)分割線的各個(gè)線交點(diǎn)為起點(diǎn)做垂直與切面的法線；記錄每條法線上的所有點(diǎn)云數(shù)據(jù)，在正向法線和負(fù)向法線上均查找出與線交點(diǎn)距離最大的點(diǎn)云數(shù)據(jù)保存到表面點(diǎn)集中；去除表面點(diǎn)集中的重復(fù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并將保留的點(diǎn)云數(shù)據(jù)依次連線形成連續(xù)的邊緣輪廓模型。本發(fā)明通過(guò)該方法可快速獲取高斯模型的外表面輪廓，且計(jì)算方式簡(jiǎn)單高效，使用成低。

技術(shù)研發(fā)人員：王贊,齊本鐵,殷超,徐晨翔
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京維賽客網(wǎng)絡(luò)科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2