一种基于CUDA的三维点云快速光顺算法.pdf

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1、第24卷第8期系统仿真学报⑥、，01．24NO82012年8月JournalofSystemSimulationAug．，2012一种基于CUDA的三维点云快速光顺算法唐杰，徐波，宫中棵，武港山(南京大学软件新技术国家重点实验窜，南京210093)摘要：提出了一种基于CUDA的点云光顺算法。算法细分成点云空间划分，K邻近搜索，法矢估算以及光顺等四个独立的且并行程度非常高的步骤。旋7基于CUDA蔗云空乎均元格蚋分算法及数据结构，有效提升7点云的越分效率：设计7基于CUDA的空间K邻近搜索算法：改进7点云法矢估算方法，提出7高斯加权的法矢计算方法．有效改善7法矢估箨效果：在

2、圮顺过程尹加八7迈，点的面积影曰于，缓和7逆光顺等不_足。最后通过实验验证了算法的有效性。关键词：光顺；CUDA；GPU计算：点云中图分类号：TP391．9文献标识码：A文章编号：1004．731X(2012)08．1633—05FastFairingof3DPointCloudsUsingCUDATANGJie．XUBo．GONGZhong—liang,UGang—shan(NationalKeyLaboratoryforNovelSoftwareTechnology，NanjingUniversity，Nanjing210093，China)Abstract：ACU

3、DA—basedpointcloudfairingalgorithmwasproposed．Thealgorithmiscomposedoffourstepswithgreatparallelismincludingpointcloudspacepartitioning，K—nearestneighborssearching，thenormalestimationandfairing．ACUDA—basedpointcloudpartitionmethodaswellasitsdatastructurewhichutilizestheunifor，”gridwasdes

4、igned,whichimprovedtheefficiencyofpartitioninggreatly．ACUDA—basedalgorithmforK-nearestneighborssear‘chwasdesigned．AnimprovednormalestimationmethodwasproposedwhichutilizedGaussianweightedmethodtocalculatingnormalvectorandimprovedtheprecisionofnormalestimation．TIPimpactfactoroftheadjacenta

5、reawasintroducedtoimprovetheeffectofsmoothingandalleviatethedegreeofoversmoothing．Finally，theexperimentsverifytheeffectivenessofthealgorithm．Keywords：fairing；CUDA：GPUcomputing；pointclouds够有效保持模型的固有几何特征，同时具有较低的算法时引言间复杂度和空间复杂度。这几条往往相互冲突，很难协调。随着计算机技术的高速发展及精密的测量技术的出Fleishman[Il等人提出了一种基于双边滤波的

6、三角网格模型现，点云数据模型在三维建模及逆向工程中得到了广泛的光顺算法，很好地解决了上述问题。然而，点云模型与三应用。然而在获取点云数据的过程中由于人为的扰动或仪角网格模型不同，它没有显式的邻接关系，也不好确定每器本身的缺陷等不确定因素使得生成的点云数据往往含有个顶点的法矢方向，这些都给点云的光顺带来很大的挑战。噪声。在对含有噪声的点云数据进行后续处理之前通常需近年来，图形处理单元在通用计算中的应用越来越广要对其进行光顺去噪以提高后续处理的效果。点云光顺的泛。随着nVidia公司推出统一设备架构(CUDA)，研究目的就是去除其中的噪声高频信号。一个好的光顺去噪算人员可以

7、更加方便地开发GP1J通用高性能计算。自CUDA法除了能够有效地剔除点云模型中的各种噪声外还需要能问世后，就一直成为众多领域的研究热点，其中与三维模型处理相关的研究也非常多。Zhou[】和Santos[]提出了采收稿日期：2010．07．13修回日期：2011．11—07用CUDA来进行模型的空间KD—tree划分，Kalojanov{]提基金项目：国家高技术研究发展计划(863)(2【】(】7AA06A402)，国家科出了对模型进行空间平均单元格划分的CUDA方法。技重大专项(2011ZX05035．004．004HZ1作者简介：唐杰(