2025年C++三维点云底面缺损简单识别和修补

科技前沿 • 2025-03-17 13:58 • 阅读 61

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C++三维点云底面简单识别和修补

前言

三维点云的应用中，经常需要识别底面（如体积计算的参考平面、基坑测量等）；而底面点云如果出现缺损、空洞时，又会影响计算，就需要进行修补。

本文通过最简单的方式，快速找到底面并进行修补。当然，由于过于简单，存在着很多限制，比如底面必须位于Z轴最下端，或者可以旋转到Z轴；又比如底面必须是平面。

底面识别

底面识别主要步骤：
1.将点云进行旋转，使Z轴与待修补面垂直；
2.根据一定的X和Y范围，对点云进行分块；
3.统计每个分块的点云信息；
4.同时满足 a）分块内点云最大Z值和最小Z值偏差小于某个值，b）分块内点云数量大于某个值，两个条件的，认定为平面；
5.遍历所有平面，Z值均值最小的平面认定为底面。

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定义统计信息；

// 统计信息 struct data { 
    public: data() { 
    i = 0; j = 0; count = 0; } int i; // X坐标索引 int j; // Y坐标索引 int count; // 统计点数，用于过滤孤立点 float min; // 统计X、Y坐标索引范围内点云Z的最小值 float max; // 统计X、Y坐标索引范围内点云Z的最大值 float mean; // 统计X、Y坐标索引范围内点云Z的平均值 };

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处理点云，统计分块点云信息；

讯享网// 统计信息 vector<data> vecData; // 取x和y的整数部分作为索引，相当于将点云分成1m*1m的块 int indexX = tmp_x; int indexY = tmp_y; bool found = false; for(int n = 0; n < vecData.size(); n++) { 
    if (vecData[n].i == indexX && vecData[n].j == indexY)// 队列中已经存在的块 { 
    // 更新统计值 vecData[n].count = vecData[n].count + 1; vecData[n].min = (vecData[n].min > tmp_z) ? tmp_z : vecData[n].min; vecData[n].max = (vecData[n].max < tmp_z) ? tmp_z : vecData[n].max; vecData[n].mean = (vecData[n].mean * (vecData[n].count - 1) + tmp_z) / vecData[n].count ; found = true; } } // 队列中不存在的块 if (!found) { 
    data d; d.i = tmp_x; d.j = tmp_y; d.count = 1; d.min = tmp_z; d.max = tmp_z; d.mean = tmp_z; vecData.push_back(d); }

根据统计的点云信息，找到底面

// 查找最低平面的Z值 float minZ = 1000; for(int k = 0; k < vecData.size(); k++) { 
    // 根据点数、最大值、最小值判断是否为有效平面 if (vecData[k].count > 100 && vecData[k].max - vecData[k].min < 0.1) { 
    minZ = (minZ > vecData[k].mean) ? vecData[k].mean : minZ; } }

平面修补

按照一定的分辨率，使用找到的最小Z值修补平面

讯享网float VirtualX = -20;// x范围（本例为-20到0） float VirtualY = -40;// y范围（本例为-40到0） while(VirtualY < 0) { 
    while(VirtualX < 0) { 
    // 模拟点云 float x = VirtualX; float y = VirtualY; float z = minZ; VirtualX += 0.1;// 按照0.1m的分辨率填充 } VirtualX = -20; VirtualY += 0.1;// 按照0.1m的分辨率填充 }

说明

平面修补改为for循环可能更容易理解；
平面修补范围可以任意设置，可以CreatePolygonRgn函数进行多边形修补。

效果图

修补前
修补后

源代码

虽然源代码比较简单，而且基本上都在本文正文中，但是鉴于近期不少人索要源码，所有提供积分下载方式：源代码

没有积分的，也可以继续评论索要，我看到了就会发送。

2025年C++三维点云底面缺损简单识别和修补

C++三维点云底面简单识别和修补

前言

底面识别

平面修补

说明

效果图

源代码

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