[发明专利]基于八叉树与三维R星树集成的激光点云数据管理方法

摘要

本发明公开了一种基于八叉树与三维R星树集成的激光点云数据管理方法。该海量点云数据管理方法充分结合八叉树在三维空间上的快速收敛能力以及三维R*树对不规则分布的多维点数据性能稳定的优势。先对激光点云数据进行八叉树划分，然后对八叉树叶子节点构建三维R*树，进而实现3DOR*树索引结构的构建。对激光点云数据进行特征分析，构建基于3DOR*树的激光点云数据存储结构，实现基于3DOR*树的激光点云存储与管理。本发明基于3DOR*树的激光点云数据存储结构相比其它树形结构具有高效的空间存储与查询等优势，可以为海量激光点云数据存储、管理与分析应用提供技术支撑。

主权项

一种基于八叉树与三维R星树集成的激光点云数据管理方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)初始节点分裂阈值的确定初始节点分裂阈值包括八叉树节点分裂阈值K和三维R*树节点分裂阈值M；先根据设定的初始节点分裂阈值对激光点云数据进行空间划分和节点分裂，然后在八叉树与三维R*树构建过程中不断分析叶子节点中空间对象分布情况，动态调整节点分裂阈值大小；计算包含所有空间对象的最小包围盒(xMin，yMin，zMin，xMax，yMax，zMax)，并以坐标点(xMin，yMin，zMin)为起算点，计算包含所有空间对象的最小立方体范围，做为八叉树根节点范围；(2)节点分裂根据设定的八叉树节点分裂阈值K对八叉树根节点递归分裂，并进行相关条件判断，直到满足分裂条件，停止分裂；然后将八叉树中包含空间对象的叶子节点作为三维R*树的初始化根节点，并根据设定的三维R*树节点分裂阈值M对三维R*树根节点进行递归分裂，生成三维R*树叶子节点，直至所有空间对象都添加到索引树结构中且每个叶子节点空间对象数量在阈值范围内时终止分裂；如果八叉树节点不满足阈值K，则将空间均匀划分为8个子节点，并将空间对象分配至对应子节点；如果满足阈值K，则停止划分直接进入步骤(3)，否则还需继续重新进行递归分裂；(3)构建三维R*树对已划分完毕的八叉树叶子节点，如果节点内包含空间对象，则构建其初始化三维R*树，并将空间对象逐一插入至三维R*树中；否则结束操作；(4)空间对象插入首先需要选择插入的子树，子树的选择主要根据重叠体积和体积指标；在每次选择子树的过程中，都会更新叶子节点分支的缓存，子树选择之后，执行插入操作，如果插入之后节点包含空间对象数目在三维R*树节点分裂阈值M范围内，则此空间对象完成插入，叶子节点采取红黑树数据结构进行空间对象存储；否则，进入下一步；(5)节点溢出处理如果插入之后节点包含的空间对象超出节点分裂阈值M的范围，即出现溢出情况；则分两种情况，如果是节点所在层第一次溢出，则执行步骤(4)重新插入操作，否则执行步骤(2)节点分裂操作；(6)检查空间对象是否完全插入检查是否还有空间对象未执行插入操作，如果存在则重复执行步骤(4)和(5)，直至所有空间对象都被插入到树结构中。