(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210530539.2 (22)申请日 2022.05.16 (71)申请人 内蒙古农业大 学 地址 010018 内蒙古自治区呼和浩特市赛 罕区昭乌达路3 06号 (72)发明人 杨彤　姜新华　薛河儒　马学磊　 周艳青　刘艳秋　 (74)专利代理 机构 北京鑫知翼知识产权代理事 务所(普通 合伙) 11984 专利代理师 张云珠 (51)Int.Cl. G06T 17/00(2006.01) G06T 5/00(2006.01) G06T 7/136(2017.01) G06V 10/762(2022.01) (54)发明名称 一种鼢鼠头 颅三维重构方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种鼢鼠头颅三维重构方法 及系统。 先获取鼢鼠头颅点云数据， 对鼢鼠头颅 点云数据进行聚类去噪； 再对聚类去噪后的点云 数据进行分割； 接着对分割后的点云数据进行配 准； 最后运用Vonoroi图顶点拟合对配准后的离 散点集进行曲面重建， 避免了人工手动测量， 缩 短了测量 耗时和提高了测量精度。 权利要求书3页 说明书18页 附图8页 CN 114926584 A 2022.08.19 CN 114926584 A 1.一种鼢鼠头颅三维重构方法， 其特 征在于， 包括： 获取鼢鼠头颅点云数据； 对所述鼢鼠头颅点云数据进行聚类去噪； 对所述聚类去噪后的点云数据进行分割； 对所述分割后的点云数据进行配准； 运用Vonoroi图顶点拟合对所述配准后的离 散点集进行曲面重建。 2.如权利要求1所述的鼢鼠头颅三维重构方法， 其特征在于， 所述对所述 聚类去噪后的 点云数据进行分割， 包括： (1)计算当前区域内所有聚类去噪后的点云数据的曲率值， 选择曲率值最小的点作为 当前种子点， 并加入到种子点序列中， 同时标记当前区域； (2)搜索所述当前种子点的近邻点， 计算所述当前种子点及所述近邻点之间的法线夹 角； 若所述法线夹角小于预设的阈值， 则将该近邻点加入到所述当前区域内； (3)计算所述当前区域内近邻点的曲率值； 若计算出的曲率值小于预设的曲率阈值， 则 将这个近邻点加入到所述种子点序列中， 并删除所述当前种子点， 循环上述步骤直至计算 和判断完所述当前区域内所有近邻点的曲率 值； (4)迭代计算， 直到所有点被标记到不同的区域， 得到所述鼢鼠头颅的三维点云聚类， 完成点云数据的分割。 3.如权利要求2所述的鼢鼠头颅三维重构方法， 其特征在于， 在所述得到所述 鼢鼠头颅 的三维点云聚类之后， 还 包括： 计算每个聚类的中心点坐标， 然后根据计算出的所有聚类和所述 鼢鼠头颅的三维点云 聚类的中心 点坐标之 间的欧氏距离， 判断各聚类是否属于鼢鼠头颅的一部 分； 如果是， 则把 该聚类融合到所述鼢鼠头颅的三维点云聚类中； 循环上述 步骤， 直到遍历完所有的聚类。 4.如权利要求1所述的鼢鼠头颅三维重构方法， 其特征在于， 所述对所述分割后的点云 数据进行配准， 包括： 将所述分割后的点云数据作为初始配准的源点云P， 在所述源点云P中选出共面的4个 点构成点基B； 在目标点云Q中寻找点集合S1和集合S2,同时建立一个单元尺寸为ε 的三维网格G将点云 表面进行栅格化； 对所述集合S1和集合S2中所有候选点对进行遍历， 利用交比一致性求得所有交叉节点， 将所述交叉节点存 入所述三维网格G中； 在所述三维网格G中提取出对应的节点， 同时两点对之间的连线夹角等于所述点基B中 两对应点对的夹角 θ， 且误差范围在 ε 内的四点基进行匹配； 在所述目标点云Q中找 到所有与所述点基B对应点基O,O＝{O1,O2,O3,...,On}， 利用所述 点基B与所述点基O中每一个点基之间的对应关系， 求得刚体变换矩阵， 迭代寻找最优变换 矩阵进行全局配准， 得到初始配准后的点云P ’。 5.如权利要求4所述的鼢鼠头颅三维重构方法， 其特征在于， 在所述得到初始配准后的 点云P’之后， 还包括： (1)将所述得到的初始配准后的点云P ’作为精配准的源点云； (2)查找出所述源点云P ’中所有与所述目标点云Q欧氏距离小于预设距离的点， 并且组权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114926584 A 2成最近的点 集对(Pi',Qi)； (3)利用SVD算法求出旋转矩阵R和平移向量T， 使得目标函数 的值最小； 其中， n为所述源点云P ’和所述目标点云Q重叠部分包含点云的数目， qi为所述目 标点云Q中与所述源点云P ’欧氏距离最近的点， p ’i为所述源点云P ’中的任意 一点； (4)利用所述得到的旋转矩阵R和平移向量T对所述源点云P ’进行坐标变换， 使得P'变 为Rp’i+T,p’i∈P'； (5)通过公式 计算得到所述p ’i与对应点 集qi的平均距离d； (6)如果d小于预设阈值或者大于预设的最大迭代次数， 则停止迭代计算， 否则返回至 第(2)步， 直至满足收敛 条件， 完成配准。 6.一种鼢鼠头颅三维重构系统， 其特 征在于， 包括： 点云数据获取模块， 用于获取鼢鼠头颅点云数据； 聚类去噪模块， 用于对所述鼢鼠头颅点云数据进行聚类去噪； 分割模块， 用于对所述聚类去噪后的点云数据进行分割； 点云配准模块， 用于对所述分割后的点云数据进行配准； 曲面重建模块， 用于运用Vo noroi图顶点拟合对所述配准后的离 散点集进行曲面重建。 7.如权利要求6所述的鼢鼠头颅三维重构系统， 其特 征在于， 所述分割模块， 包括： 当前种子点选取单元， 用于计算当前区域内所有聚类去噪后的点云数据的曲率值， 选 择曲率值最小的点作为当前种子点， 并加入到种子点序列中， 同时标记当前区域； 近邻点搜索单元， 用于搜索所述当前种子点的近邻点， 计算所述当前种子点及所述近 邻点之间的法线夹角； 若所述法线夹角小于预设的阈值， 则将该近邻点加入到所述当前区 域内； 曲率值分析单元， 用于计算所述当前区域内近邻点的曲率值； 若计算出的曲率值小于 预设的曲率阈值， 则将这个近邻点加入到所述种子点序列中， 并删除所述当前种子点， 循环 上述步骤直至计算和判断完所述当前区域内所有近邻点的曲率值； 迭代计算， 直到所有点 被标记到不同的区域， 得到所述鼢鼠头颅的三维点云聚类， 完成点云数据的分割。 8.如权利要求7 所述的鼢鼠头颅三维重构系统， 其特 征在于， 还 包括： 中心点坐标计算模块， 用于计算每 个聚类的中心点 坐标； 融合模块， 用于根据计算出的所有聚类和所述鼢鼠头颅的三维点云聚类的中心点坐标 之间的欧氏距离， 判断各聚类是否属于鼢鼠头颅的一部 分； 如果是， 则把该聚类融合到所述 鼢鼠头颅的三维点云聚类中； 循环上述 步骤， 直到遍历完所有的聚类。 9.如权利要求6所述的鼢鼠头颅三维重构系统， 其特 征在于， 所述 点云配准模块， 包括： 栅格化单元， 用于将所述分割后的点云数据作为初始配准的源点云P， 在所述源点云P 中选出共面的4个点构成点基B； 在目标点云Q中寻找点集合S1和集合S2,同时建立一个单元 尺寸为 ε 的三维网格G将点云表面进行栅格化； 遍历单元， 用于对所述集合S1和集合S2中所有候选点对进行遍历， 利用交比一致性求得 所有交叉节点， 将所述交叉节点存 入所述三维网格G中； 匹配单元， 用于在所述三维网格G中提取出对应的节点， 同时两点对之间的连线夹角等权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114926584 A 3