北京北科增材制造科技有限公司;太原科技大学武迎春获国家专利权
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龙图腾网获悉北京北科增材制造科技有限公司;太原科技大学申请的专利一种用于3D打印的3D点云精简方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115648631B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-08发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211414064.7,技术领域涉及:B29C64/386;该发明授权一种用于3D打印的3D点云精简方法是由武迎春;张赞赞;张升;张彩设计研发完成,并于2022-11-11向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种用于3D打印的3D点云精简方法在说明书摘要公布了:本发明提出了一种用于3D打印的3D点云精简方法,属于3D打印技术领域,解决了现有点云精简算法侧重于3D模型几何显著区的特征保留,造成了数据封装后平坦区空洞的问题,通过在点云缓变区建立了尖锐度与均匀性折中的特征评价函数,根据特征阈值实现缓变区的二次分类;对缓变区特征值高的点进行精简时,提出基于八叉树划分的子空间分级采样算法,在提高精简速度的同时可有效控制精简率;对缓变区特征值低的点进行精简时,提出远近点循环采样算法,在数据高采样率下保证点的均匀性。实验验证了所提算法的有效性:且本算法精简的3D点云封装后空洞明显变少;定量评价结果中,本算法精简后点云的最大距离误差和平均距离误差均有所降低。
本发明授权一种用于3D打印的3D点云精简方法在权利要求书中公布了:1.一种用于3D打印的3D点云精简方法,其特征在于,按照以下步骤进行: 步骤1根据全局尖锐度计算点云曲率并设置阈值T1,从宏观上将原始的3D点云模型分为陡变区与缓变区; 步骤2采用八叉树算法对缓变区点云进行子空间划分,然后根据缓变区点云的局部尖锐稀疏度Sp设置阈值T2,将Sp值大于T2的点划分到缓变区A,小于等于T2的点划分到缓变区B,完成缓变区的二次分类,尖锐度与均匀性折中的特征评价函数计算公式如下: 其中,Sp称为缓变区点云的局部尖锐稀疏度,参数α和β为固定值,θcp为p点及k邻域点拟合的曲面的尖锐度,dep为p点的稀疏度,θcp和dep的计算公式如下: 其中pii=1,2…k为当前点p的k邻域点,cp与cpi代表点p及pi处的曲率; 其中,||p-pi||为p点与p的邻域点pi的欧氏距离; 步骤3对缓变区A中的点云采用子空间分级采样的方式进行精简,具体做法如下: 设缓变区八叉树编码的最大递归深度为L,则八叉树划分的最深层即L层子空间的边长为: 其中,xpmax为点云x坐标的最大值,xpmin为点云x坐标的最小值; 点云中p点对应最深层子空间的编号Qp通过下式计算: 其中ypmin、zpmin为点云y、z坐标的最小值,xp、yp、zp为p点的三维坐标,表示向下取整操作; Qp中包含U个不同的值,说明八叉树第L层有U个子空间,第uu∈{1,2,3,…,U}个子空间的平均尖锐稀疏度用表示; 分级随机精简的级数为NN<6,每一级的精简率通过以下关系式确定: 其中,n为缓变区A第n级的级数,代表的最大值,代表的最小值,η1<η2<…<ηn<…<ηN,η1到ηN值的大小根据点云最终精简目标设定; 步骤4对缓变区B中的点云进行远近点循环采样的方式进行精简,具体做法如下: 首先输入缓变区B,设M为缓变区精简后的点集,v为子空间的循环次数,Mu子空间u的点集,令u=1,v=1;其次计算子空间u的重心点寻找距离重心最近的点判断该子空间u中点数是否小于等于k′,若不是,则搜索最近点的k′邻域,寻找最远邻域点将存入M,删除的其余邻域点,更新Mu,此时令v=v+1,在子空间中继续进行上述操作,直至若只将重心的最近点存入M即可;然后令u=u+1,遍历U个子空间,直至u>U;最后输出精简后缓变区B的点集M; 步骤5将陡变区的点与精简后缓变区A、缓变区B的点合并得到最终精简的3D点云。
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