[发明专利]基于点云的三维场景漫游系统的建立方法

说明书

本发明涉及一种基于点云的三维场景漫游系统的建立方法，其特征在于包括以下内容：步骤1)读取三维场景点云数据作为输入数据，基于输入数据进行三维场景绘制；步骤2)对三维场景中热点信息进行添加及编辑；步骤3)将绘制的三维场景与无人机航拍对应三维场景的俯视图结合进行交互，设置漫游路径，实现三维场景漫游。本发明可以帮助人们直观的了解三维场景，工作人员只需要进行简单的路径设置，就可以进行场景的漫游。

技术领域

本发明是关于一种基于点云的三维场景漫游系统的建立方法，涉及基于点云的三维重建技术和计算机图形学技术领域。

背景技术

我们生活在一个三维的世界里，每个物体都有其在三维空间中的位置、形状、颜色等属性。传统记录三维世界信息的方法有绘图，拍照等，但是这些记录三维场景的方法速度慢，能够记录的信息有限，而且都是2D数据，不够直观。随着三维激光扫描技术的快速发展，基于点云数据的三维场景重建受到越来越多的关注。三维激光扫描设备可以对任意形状的物体进行扫描，而且具有速度快、精度高、全自动、数字化等特点。对于需要精确描述的复杂场景和精确表示的物体轮廓，比如对桥梁、建筑物、工厂等对象，三维激光扫描技术相对于传统的三维重建方法具有更大的优势。

在获取三维场景的点云数据之后，一个重要的步骤就是三维场景重建，包括点云配准、异常点去除、点云平滑以及纹理贴图等步骤。目前，大部分系统仅仅侧重于基于点云数据进行三维场景的重建，但是在重建之后很少能对场景中重点物体进行再处理和场景漫游。除此之外，大部分三维场景漫游系统都无法实现自动化，很多都需要特殊的处理软件比如Photoshop进行场景处理，或者需要工作人员编写脚本来设置路径，这就大大增加了工作人员的工作量，且操作难度极大。为了达到较好的漫游效果，还需要工作人员花费大量时间进行前期的学习。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种交互式的基于点云的快速三维场景漫游系统的建立方法，能够实现自动化的三维场景漫游。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于点云的三维场景漫游系统的建立方法，其特征在于包括以下内容：

1)读取三维场景点云数据作为输入数据，基于输入数据进行三维场景绘制；

2)根据场景观察对象，对三维场景中热点信息进行添加及编辑；

3)将绘制的三维场景与无人机航拍对应三维场景的俯视图结合进行交互，按照设置的漫游路径进行三维场景漫游。

进一步地，所述步骤1)的具体过程为：1.1)读取三维场景点云文件，按照.pts文件的格式读取点云的三维坐标、颜色和光照强度值；1.2)在绘制三维场景之前，设置相机的位置和朝向，并设置场景的缩放倍数；1.3)利用OpenGL中的绘制管线对三维场景进行绘制，在绘制的过程中通过鼠标和键盘按键实现三维场景的旋转、平移和缩放。

进一步地，所述步骤1.3)对三维场景进行绘制采用分割原始点云、有条件绘制点云分块的绘制方法，具体过程为：将原始点云分割成空间上尺寸不一、容量不同、相互交错的区块，每帧计算各区块与相机位置的距离，通过比较该距离与区块几何规模，决定是否绘制该区块的点云，逐步完成三维场景绘制。

进一步地，所述步骤2)的具体过程为：2.1)如果已经设置了该三维场景对应的热点信息，漫游时读取已有的热点信息；2.2)当用户想要新加入热点数据时，在三维场景中鼠标点击选择物体三维坐标，然后读入热点图片，然后在文本框中录入热点的描述信息保存，实际存储时，热点采用XML格式的文件，该文件存储热点物体的代号和名称信息，图示栏存储文件路径，位置栏存储三维向量坐标，备注栏存储字符串明文；2.3)利用OpenGL绘制三维场景时，当视椎体包含热点时，热点会以缩略图的形式出现，用户通过鼠标可以点击热点，弹出热点对应的图片和详细的备注信息。