[发明专利]一种基于改进三次B样条曲线的水下地形点云孔洞修补方法

摘要

本发明公开一种基于改进三次B样条曲线的水下地形点云孔洞修补方法。首先将水下地形点云按固定间隔均匀切片，并沿坐标系投影到二维平面上，通过改进的三次B样条曲线进行拟合，具体为通过三点共线的补点方式使得拟合后的曲线通过原有型值点，然后对于原始投影点列中间隔较大的相邻点区域，再次使用改进的三次B样条曲线进行拟合，解决了点列稀疏的问题，最后将拟合后的点列还原到三维空间中，完成了对点云孔洞的修补。相比传统的三次B样条曲线方法，本发明能够很好地考虑到点云切片的局部性特征以及点云整体的均匀性和连续性，紧密结合了等间隔测深采样的特点，在有效修补水下地形点云孔洞的同时最大限度地还原了原始的水下地形起伏情况。

主权项

1.一种基于改进三次B样条曲线的水下地形点云孔洞修补方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，测量船沿着固定方向航行，等间隔采样和测深，获得水下地形点云数据。步骤2，以水下地形点云数据为参考建立坐标系，以点云的中心为坐标原点，x轴水平向下，测量船的航行方向为y轴水平向右，z轴垂直于xoy平面水平向上，将水下地形点云沿y轴方向均匀切片，并将所有的点云切片投影到xoz平面上；步骤3，对于每一个点云切片投影，通过改进的三次B样条曲线方法，得到初步的拟合曲线；所述改进的三次B样条曲线方法具体为：通过三点共线的方式在投影后的原始点列中增加型值点，使得拟合得到的三次B样条曲线经过投影后的原始的型值点。所述增加型值点具体为：投影后的原始点列中任意连续的四点为P_i、P_i+1、P_i+2和P_i+3，其中i＝1,2,3,…,N‑3，N为投影后的原始点列中点的个数。过点P_i+1做直线P_i P_i+2的平行线l₁，过点P_i+2做直线P_i+1 P_i+3的平行线l₂。对于P_i+1，在直线l₁上新增两点P_i+1,0和P_i+1,1，其中|P_i+1,0 P_i+1|＝h|P_iP_i+1|和|P_i+1,1 P_i+1|＝h|P_i+1P_i+2|；对于P_i+2，在直线l₂上新增两点P_i+2,0和P_i+2,1，其中|P_i+2,0P_i+2|＝h|P_i+1P_i+2|和|P_i+2,1P_i+2|＝h|P_i+2P_i+3|；h为比例系数，h∈[0,1]；步骤4，判断步骤3得到的初步的拟合曲线是否存在稀疏区域，如果有，则针对该区域再次通过改进的三次B样条曲线进行拟合，得到完整的拟合曲线；步骤5，最后将完整的拟合曲线还原到三维空间中完成对孔洞的修补；得到孔洞修补之后的水下地形点云。