具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

本申请实施例一所提供的方法实施例可以在服务器、计算机、或者类似的运算装置中执行。以运行在计算机上为例，图1是本发明实施例的一种计算机的硬件结构框图。如图1所示，计算机可以包括一个或多个（图1中仅示出一个）处理器102（处理器102可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置）和用于存储数据的存储器104，可选地，上述计算机还可以包括用于通信功能的传输设备106以及输入输出设备108。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述计算机的结构造成限定。例如，计算机还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。

存储器104可用于存储计算机程序，例如，应用软件的软件程序以及模块，如本发明实施例中的一种点云边界的提取方法对应的计算机程序，处理器102通过运行存储在存储器104内的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至计算机。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

传输设备106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括计算机的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输设备106包括一个网络适配器（Network Interface Controller，简称为NIC），其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输设备106可以为射频（Radio Frequency，简称为RF）模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

在本实施例中提供了一种点云边界的提取方法，图2是根据本发明实施例的一种点云边界的提取方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：

步骤S202，获取目标表面的轮廓点云，并剔除轮廓点云中的离群点，得到中间点云；

本实施例的轮廓点云是利用线激光扫描仪通过扫描目标表面生成的。

步骤S204，对中间点云进行行检索，提取每行的初始边界点；

在本实施例中，每行包括若干个初始边界点，组成初始边界点集合。

步骤S206，以初始边界点为起始点，对中间点云逐行进行邻点检索，得到起始点所在边界的有序子点集，依次检索完中间点云的所有行，得到有序点集，其中，有序点集包括所有边界的有序子点集；

步骤S208，将有序点集输出为轮廓点云的点云边界。

可选的，在输出点云边界之后，还可以进一步采用点云边界渲染出目标表面的图像。

通过上述步骤，获取目标表面的轮廓点云，并剔除轮廓点云中的离群点，得到中间点云，对中间点云进行行检索，提取每行的初始边界点，以初始边界点为起始点，对中间点云逐行进行邻点检索，得到起始点所在边界的有序子点集，依次检索完中间点云的所有行，得到有序点集，有序点集包括所有边界的有序子点集，将有序点集输出为轮廓点云的点云边界，通过边界点检索，提高了检索效率，通过邻点检索提取点云中的有序点集，通过采用有序点集生成清晰、准确、连续的边界线，解决了相关技术生成点云边界的效率低的技术问题。

在本实施例的一个实施方式中，获取目标表面的轮廓点云包括：获取线激光扫描仪传输的激光扫描点云数据，其中，第i行第j列的数据点表示为：，f_x ,f_y分别为线激光扫描仪在x和y轴方向上的分辨率，z为该点处的高度，i,j均为大于0的整数，在本实施例中分别表示点云中数据点的行数和列数；将激光扫描点云数据确定为轮廓点云。

根据线扫激光原理可知，激光扫描点云数据在坐标轴的XOY平面上是均匀分布的，第i行第j列点，其中f_x ,f_y分别为扫描仪在x和y轴方向上的分辨率，z为该点处的高度信息。扫描数据通常包含大量的有效点和无效点，有效点真实记录物体表面轮廓信息，无效点通常分布于物体的孔洞和背景等超出扫描仪高度量程的区域，点云边界为有效点和无效点的交界，本实施例通过比较数据点的高度z，判断是否超出扫描仪高度量程，若超出，则为无效点，图3是本发明实施例中激光扫描点云的示意图，其中，半径较大的点表示有效点，半径较小的点表示无效点，短线表示边界线。

在本实施例的一个实施方式中，对中间点云进行行检索，提取每行的初始边界点包括：针对i行，对中间点云进行行检索，得到i行的点集合，其中，n为最大列数；针对所述P_i,row中的每个点云P_i,j，获取相邻点云P_i-1,j和P_i+1,j，并根据所述P_i,j，P_i-1,j和P_i+1,j得到i行的初始边界点集合P^c _i,row。

在一个示例中，根据所述P_i,j，P_i-1,j和P_i+1,j得到i行的初始边界点集合P^c _i,row包括：分别判断P_i,j，P_i-1,j和P_i+1,j是否为有效点；若P_i,j为有效点，且P_i-1,j和P_i+1,j中有且仅有一个为无效点，则判定该P_i,j点为初始边界点，遍历P_i,row中的所有点云，得到i行的边界点集合为P^c _i,row。在一些示例中，除了判断P_i,j，P_i-1,j和P_i+1,j之外，为了防止误差，提高精度，还可以进一步判断P_i,j-1，P_i,j+1是否为有效点；若P_i,j为有效点，且P_i-1,j和P_i+1,j中有且仅有一个为无效点，P_i,j-1，P_i,j+1中有且仅有一个为无效点，则判定该P_i,j点为初始边界点，遍历P_i,row中的所有点云，得到行的边界点集合为P^c _i,row。

在本实施例中，以初始边界点为起始点，对中间点云逐行进行邻点检索，得到起始点所在边界的有序子点集，依次检索完中间点云的所有行，得到所有边界的有序点集，包括：以初始边界点为起始点，对中间点云逐行进行顺时针邻点检索；将邻点检索得到的所有点依次放入点集P_vec中得到该点所在边界的有序子点集，依次检索完中间点云的所有行，得到有序点集。

在一个实施方式中，以初始边界点为起始点，对中间点云逐行进行顺时针邻点检索包括：以初始边界点为起始点，按照以下行序列：

逐行对中间点云进行顺时针邻点检索，其中，floor()为地板函数，用于对向下取整。即先扫描第0行，再第4行，再第9行，直到行序列的最后一个元素。

在一个实施方式中，以初始边界点为起始点，对中间点云逐行进行邻点检索，得到起始点所在边界的有序子点集包括：以第一初始边界点作为起始点检索点P_start,在行和列两个方向上取P_start邻近的2N个点，其中，N为大于1的整数；在所述2N个点中统计连续有效点最长的邻点序列，将该邻点序列在顺时针方向的尾点放入点集P_vec中，并以所述尾点更新检索点P_start，继续迭代检索，直到检索到的尾点再次与点第一初始边界点重合，将当前的点集P_vec确定为所述第一初始边界点所在边界的有序子点集；判断与所述第一初始边界点相邻的第二初始边界点是否存在所述第一初始边界点的点集P_vec中，若存在，跳过所述第二初始边界点继续下一个初始边界点，直到当前行的初始边界点检索完成。

在一个实例中，N=4，取P_start邻近的八个点（上下左右以及四个斜角）进行处理，N=2，取P_start邻近的四个点（上下左右）进行处理。

本实施例通过利用线激光扫描仪生成目标表面轮廓点云，并进行高斯滤波剔除离群点；然后对点云行检索，标记该行的边界点，以标记的边界点为起始点，相邻点查找的方式检索所在的边界的有序点集。依次检索完成点云所有行，即可得到所有的边界有序点集。记点云P为线激光扫描得到的轮廓点云。

在一个具体的实例中，激光扫描点云数据P（m行，n列）边界提取具体方法如下：

1）行检索点云，提取点云P行i的元素，得行点集合；

对于点P_i,j,当P_i,j为有效点，且P_i-1,j和P_i+1,j中有且仅有一个为无效点，则判断该点P_i,j为初步边界点。计算出该行边界点集合为P^c _i,row；

2）以边界点集合P^c _i,row中的一点为起始点，进行顺时针邻点检索。以边界点；

集合中的元素点P_i,j为例，邻点检索的所有点依次放入点集P_vec中，则P_vec即为该点所在边界的有序点集。初始，以P_i,j为起始点的顺时针邻域检索过程如下:

a)P_i,j作为检索点P_start,在行列方向上取P_start邻近的八个点，图4是本发明实施例进行邻点检索的示意图，P_start邻近的八个点分别是P_i-1,j-1，P _i-1,j，P _i-1,j+1，P _i,j+1，P _i+1,j+1，P _i+1,j，P _i-1,j+1，P _i-1,j；在第一次顺时针检索时，P _i-1,j+1，P _i,j+1，P _i+1,j+1，P _i+1,j为有效点，其他为无效点，在第二次顺时针检索时，P _i-1,j+1，P _i-1,j，P_i-1,j-1，为有效点，其他为无效点。

b) 统计连续有效点最长的邻点序列，在第一次顺时针检索时，得到邻点序列的连续有效点长度分别是4,3,2,1，在第二次顺时针检索时，得到邻点序列的长度分别是3,2,1，取最长的邻点序列，将该序列顺时针方向的尾点放入点集P_vec中，并以该点作为检索点P_start，重复检索。直到检索点再次与点P_i,j重合停止检索。此时点集P_vec即为点P_i,j所在的边界的有序点集；

3) 依次对P_i,row中所有点进行顺时针邻点检索。为了避免对同一边界的重复，多次检索，检索起始点与已得到的所有边界有序点集进行对比，若该起始点存在于某个有序点集中，则跳过该起始点的邻点检索，继续下一个点；

4)依次对行(floor为地板函数)执行上述检索过程(1)(2)(3)，得到点云所有的边界有序点集合。

本实施例的方案根据激光线扫点云特点设计了边界点检索方式，大大提高了运算效率。而且，现有方法中提取到的边界信息多为散乱点云，不利于后续的特征处理，通过邻点检索的方式，最终提取基于边界线的有序点集，可以基于此生成清晰、准确、连续的边界线。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质（如ROM/RAM、磁碟、光盘）中，包括若干指令用以使得一台终端设备（可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述的方法。

实施例2

在本实施例中还提供了一种点云边界的提取装置、系统，用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图5是根据本发明实施例的一种点云边界的提取装置的结构框图，如图5所示，该装置包括：获取模块50，提取模块52，检索模块54，输出模块56，其中，

获取模块50，用于获取目标表面的轮廓点云，并剔除所述轮廓点云中的离群点，得到中间点云；

提取模块52，用于对所述中间点云进行行检索，提取每行的初始边界点；

检索模块54，用于以初始边界点为起始点，对所述中间点云逐行进行邻点检索，得到所述起始点所在边界的有序子点集，依次检索完所述中间点云的所有行，得到有序点集，其中，所述有序点集包括所有边界的有序子点集；

输出模块56，用于将所述有序点集输出为所述轮廓点云的点云边界。

可选的，所述获取模块包括：获取单元，用于获取线激光扫描仪传输的激光扫描点云数据，其中，第i行第j列的数据点表示为：，f_x ,f_y分别为线激光扫描仪在x和y轴方向上的分辨率，z为该点处的高度，i,j均为大于0的整数；确定单元，用于将所述激光扫描点云数据确定为轮廓点云。

可选的，所述提取模块包括：检索单元，用于针对i行，对所述中间点云进行行检索，得到i行的点集合

，其中，n为最大列数；处理单元，用于针对所述P_i,row中的每个点云P_i,j，获取相邻点云P_i-1,j和P_i+1,j，并根据所述P_i,j，P_i-1,j和P_i+1,j得到i行的初始边界点集合P^c _i,row。

可选的，所述处理单元包括：判断子单元，用于分别判断P_i,j，P_i-1,j和P_i+1,j是否为有效点；处理子单元，用于若P_i,j为有效点，且P_i-1,j和P_i+1,j中有且仅有一个为无效点，则判定该P_i,j点为初始边界点，遍历P_i,row中的所有点云，得到i行的边界点集合为P^c _i,row。

可选的，所述检索模块包括：检索单元，用于以初始边界点为起始点，对所述中间点云逐行进行顺时针邻点检索；第一处理单元，用于将邻点检索得到的所有点依次放入点集P_vec中得到该点所在边界的有序子点集，依次检索完所述中间点云的所有行，得到所述有序点集。

可选的，所述检索单元包括：检索子单元，用于以初始边界点为起始点，按照以下行序列：逐行对所述中间点云进行顺时针邻点检索，其中，floor()为地板函数。

可选的，所述检索模块包括：定位单元，用于以第一初始边界点作为起始点检索点P_start,在行和列两个方向上取P_start邻近的2N个点，其中，N为大于1的整数；迭代单元，用于在所述2N个点中统计连续有效点最长的邻点序列，将该邻点序列在顺时针方向的尾点放入点集P_vec中，并以所述尾点更新检索点P_start，继续迭代检索，直到检索到的尾点再次与点第一初始边界点重合，将当前的点集P_vec确定为所述第一初始边界点所在边界的有序子点集；第二处理单元，用于判断与所述第一初始边界点相邻的第二初始边界点是否存在所述第一初始边界点的点集P_vec中，若存在，跳过所述第二初始边界点继续下一个初始边界点，直到当前行的初始边界点检索完成。

需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。

实施例3

本发明的实施例还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

可选地，在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的计算机程序：

S1，获取目标表面的轮廓点云，并剔除所述轮廓点云中的离群点，得到中间点云；

S2，对所述中间点云进行行检索，提取每行的初始边界点；

S3，以初始边界点为起始点，对所述中间点云逐行进行邻点检索，得到所述起始点所在边界的有序子点集，依次检索完所述中间点云的所有行，得到有序点集，其中，所述有序点集包括所有边界的有序子点集；

S4，将所述有序点集输出为所述轮廓点云的点云边界。

可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器（Read-Only Memory，简称为ROM）、随机存取存储器（Random Access Memory，简称为RAM）、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。

本发明的实施例还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

可选地，上述电子设备还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。

可选地，在本实施例中，上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：

S1，获取目标表面的轮廓点云，并剔除所述轮廓点云中的离群点，得到中间点云；

S2，对所述中间点云进行行检索，提取每行的初始边界点；

S3，以初始边界点为起始点，对所述中间点云逐行进行邻点检索，得到所述起始点所在边界的有序子点集，依次检索完所述中间点云的所有行，得到有序点集，其中，所述有序点集包括所有边界的有序子点集；

S4，将所述有序点集输出为所述轮廓点云的点云边界。

可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可为个人计算机、服务器或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。