CGAL 点云边界提取

一、算法概述

  使用Voronoi协方差度量检测点云的尖锐边缘特征点。

1、主要函数

头文件

#include 

函数

bool CGAL::vcm_is_on_feature_edge  ( std::array< FT, 6 > &  cov,  
  double  threshold,  
  VCMTraits    
 ) 

  确定一个点是否从计算Voronoi协方差度量的点集上的尖锐特征边缘。利用边缘的锐度阈值参数，根据锐度特征周围的外部角度进行点滤波。

  假设一个点在边缘的外角为：$\alpha$,如果$\alpha$满足如下公式：
$$\alpha \ge \frac{2}{\sqrt{3}}$$
则认为该点在一个尖锐特征上。
  这意味着如果输入点云包含外部角度不同的尖锐特征，应该考虑外部角度最小的特征，但这会导致在更尖锐的区域选择更多的点。

2、参考文献

[1] Quentin Merigot, Maks Ovsjanikov, and Leonidas Guibas. Voronoi-based curvature and feature estimation from point clouds. Visualization and Computer Graphics, IEEE Transactions on, 17(6):743–756, 2011.

二、代码实现

#include  // std::pair
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include  // 计算vo协方差
#include 
// Types
typedef CGAL::Exact_predicates_inexact_constructions_kernel Kernel;
// 存储点坐标和法向量的pair容器
typedef std::pair<Kernel::Point_3, Kernel::Vector_3> PointVectorPair;
// 数组
typedef std::array<double, 6> Covariance;

int main(int, char**)
{
	const std::string input_filename = CGAL::data_file_path("cgal//fandisk_large.off");
	const char* output_filename("cgal//fandisk_large.xyz");
	// -----------------------从模型数据中读取点坐标和法线-----------------------
	std::list<PointVectorPair> points;
	if (!CGAL::IO::read_points(input_filename, std::back_inserter(points),
		CGAL::parameters::point_map(CGAL::First_of_pair_property_map<PointVectorPair>())))
	{
		std::cerr << "Error: cannot read file data/fandisk_large.off" << std::endl;
		return -1;
	}
	// -----------------------------计算每个点的协方差---------------------------
	double R = 0.2,
		r = 0.1;
	std::vector<Covariance> cov;
	CGAL::First_of_pair_property_map<PointVectorPair> point_map;
	CGAL::compute_vcm(points, cov, R, r,
		CGAL::parameters::point_map(point_map).geom_traits(Kernel()));

	// ------------------------------找到边缘上的点------------------------------
	// 这个步骤可以多执行几次，以获取更好的结果
	double threshold = 0.16;
	std::ofstream output("cgal//points_on_edges.xyz");
	int i = 0;
	for (auto& p : points)
	{
		if (CGAL::vcm_is_on_feature_edge(cov[i], threshold))
			output << p.first << "\n";
		++i;
	}
	output.close();

	return 0;
}

三、结果展示