基于八叉树的点云数据的组织与可视化

云数 据 分割 ３次 ， 分为 ４级 ， 目的是 为了分 块检 索数 据．
２ 点 云 数 据 八 叉树 模 型 的生 成
八叉 树模 型是 一种 中间结构 ， 不能 直接 由原 始采样 数 据 生成 ， 它 只能 由其 他模 型 转 换 得 到 ． 节 由三 本
收 稿 日期 ：０ １Ｏ —４ ２ ｌ一４１ 作者简介 ： 张会 霞 （ ９ ２） 女 ， 西 运 城 人 ， 士 ， 原 师 范 学 院 城 市 与 旅 游 学 院 讲 师 ， 要 从 事 地 图 制 图 、 Ｓ 三 维 激 光 扫 描 方 面 的 研 １ ７ 一， 山 博 太 主 ＧＩ 、
Ｖｏ． ０ Ｎ ． １１ ｏ ３ Ｓ ｐ ．２ １ ｅｔ ０ １
基于 八叉树 的点云数据 的组织 与可视化
张 会 霞
（ 原师范学院 城市与旅游学院 ， 太 山西 太 原 ０ ０ １ ） ３ ０ ２
［ 要 ］ 三 维 激 光 扫 描 获 取 了大 量 的 点 云 数 据 ， 据 的 组 织 直 接 影 响 点 云 数 据 的 操 作 速 度 ． 摘 数 采
究．
第 ３ 期
张会 霞 ： 于八 叉 树 的点 云 数 据 的 组 织 与 可 视 化 基
１９ ２
维 阵 列生 成八 叉树 模型 ， 由于三 维 阵列表 示 的数据 量 大 ， 一般 情 况下 只作 为过 渡 表示 ， 把点 云 数 据 先转 换 成
三维 阵列 表示 ， 转换 成八 叉树 模 型． 再
ａ 平 面 图
ｂ 结 构 图
图 １ 八 叉树 结构 示 意 图
对于 ２ ×２ ×２ ” ” 的三 维 阵 列 表 示 的 目标 ， 某 一 单 元 的三 维 坐 标 为 （ ， （ －， 若 ， Ｋ） ， Ｋ一 ０ １ ２ ． ， ， ，… ， ２一 ） 将 三维 坐标 转换 成二 进 制表示 有 如下形 式口 ： 。， ］
位数 的编码ｌ ， 以写成 ： ＿ 可 ３ ］ 一 ｑ ・ ＋… ＋ｑ ・ … ＋ｑ ８（ ８ ８＋ 。・ 。 八进 制 ） 其 中 ｑ 一 ｛， ，， ，， ，，） ０ １２３ ４５ ６７ ． 八叉 树 的结构 示意 图如 图 １所示 ：
点 云数据源自文库由于数据 量大 ， 且都 分 布在 目标物 的外 表 面 ， 八 又树 中每个 节 点 对 应一 个 数 据 块． 在 本文 对 点
［ 章 编 号 ］ １ ７ —０ ７ ２ １ ） ３０ ２— ５ （ 图 分 类 号 ］ 文 ６ ２ ２ ２ （ ０ １ ０ — １ ８０ 中
ＴＰ３ ［ 献 标 识 码 ） Ａ ９ 文
三 维激光 扫 描技术 （Ｄ Ｌ ｓｒ ｃ ｎ ｉｇＴｅｈ ｏｏ ｙ 是一 种先 进 的全 自动高 精度 立体 扫描 技 术． ３ ａｅ ａ ｎｎ ｃ ｎ ｌｇ ） Ｓ 它是 一 项 新兴 的获 取空 间数据 的技 术 ， 同传 统 的测量 手段 相 比 ， 三维 激光 扫描 测量技 术 可 以连续 、 自动 、 速地 采集 快 大 量 的 目标 物表 面数据 ， 即点云 数据 ， 并且 拥有 许多 独特 的优 势口 ． ］ 由于 点云数 据量 大 ， 把所 有 的点一 次性 的 调入 内存 ， 系统运 行缓 慢 ， 故需要 进行 合理 的数 据组 织 ， 立 索引． 建 三 维激光 扫 描获取 的数 据为 三维 目标 物点 云数 据 ， 由于 目标物 多 为不规则 形 状 ， 于 体状 目标 物数 据 的 对 管 理 ， 叉树 数据 模 型具有 独 到的优 势 ， 采用 八叉 树数 据模 型进行 组 织． 八 故
线性 八叉 树． 规则八 叉 树是 指直 接通 过八叉 树结 构来 描述 空 间信息 ， 即显 性地 描述 节点 及通 过指 针来 表达 父 子关 系． 八叉 树 由中 间节点 组成 ， 叶子 节点 保存 在 中间节 点 的子 节 点 中． 又树 节 点 的 数据 结 构 要 存储 ８个 八 子节 点 的指针 、 节点 的指 针 ， 于非 叶子 节点 ， 父 对 还要 存储 下 一 个子 节 点 的指 针 ， 及该 节 点 的 属性 数 据 ， 以 内 存 消耗 大． 线性 八叉 树是 为 了克服 规则 八叉 树编 码 的不 足 而形成 的一 种 高效 的编码 方法 ． 这种 方 法 只存 储 叶节 点 ， 包括 叶节点 的位 置 、 小 、 性值 ． 大 属 叶节 点 的编 码 称 为地 址 码 ， 常用 的地 址 码是 Ｍｏｔｎ码 ， 隐 含 了 叶节 点 ｒｏ 它 的位 置 和大小 信息 ． 比如空 间 目标 的大小 为 ２ ×２ ×２ ， 辨 率 为 １ 那么 任 意 叶节 点 的 Ｍｏ ｔｎ码 是 一 个 ” 分 ， ｒｏ
１ 八 叉 树 模 型 的基 本 理 论
三维 激光 扫描 获取 大量 的点 云数 据 ， 点 云数据 采用 八 叉树 模 型进 行 组 织 ， 过对 点 云 数 据层 层 分 割 ， 对 通 最后 叶节点存 储 的数据 量 大大减 少 ， 以加快 检索 速度． 可 八叉 树是 一种 非 常直 观的数 据结 构 ， 具有树 的 深度小 ， 历 速 度快 的特 点 ］ 八 叉 树分 为 规 则 八叉 树 和 遍 ．
第 １ Ｏ卷 第 ３期 太 原 师 范 学 院 学 报 （ 自然 科 学 版 ） ２１ ０ １年 ９月 Ｊ ＯＵＲ ＮＡＬ ＯＦ ＴＡ ＹＵＡＮ Ｎ ＭＡＬ ＵＮＩ ＲＳＴＹ（ ｔｒ ｌ ｃ ｎ ｅＥ ｉ ｏ ） Ｉ ＯＲ ＶＥ Ｉ Ｎａｕ ａ Ｓ ｉ ｃ ｄｔ ｎ ｅ ｉ
用 数 据 库 管 理 点 云 数 据 ， 点 云 数 据 采 用 八 叉 树 数 据 模 型 进 行 组 织 ， 立 空 间 索 引 ， 点 云 数 据 进 对 建 对
行 分 块 提 取 ， 现 点 云 数 据 的 检 索 以 及 可视 化 ． 实
［ 键 词］ 关 八 叉 树 ； 云 数 据 ； 织 ； 视 化 点 组 可