我有一份路面点云txt文件,首先对它进行抽稀,然后利用凹包算法对其进行边界提取并进行可视化,最后利用3次样条对边界进行拟合并可视化,求一份完整详细的代码

时间: 2024-01-07 11:06:02 浏览: 77
好的,以下是一份Python代码,可以实现对路面点云txt文件进行抽稀、边界提取、拟合和可视化: ```python import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from scipy.interpolate import splprep, splev # 读取路面点云txt文件 data = np.loadtxt('road_surface.txt') # 抽稀 def simplify(points, tolerance=0.1): """ Douglas-Peucker抽稀算法 """ if len(points) <= 2: return points dmax = 0 index = 0 end = len(points) - 1 for i in range(1, end): d = point_to_line_distance(points[i], points[0], points[end]) if d > dmax: index = i dmax = d if dmax > tolerance: left = simplify(points[:index+1], tolerance) right = simplify(points[index:], tolerance) return np.vstack((left[:-1], right)) else: return np.vstack((points[0], points[-1])) def point_to_line_distance(point, start, end): """ 计算点到线段的距离 """ x, y = point x1, y1 = start x2, y2 = end A = x - x1 B = y - y1 C = x2 - x1 D = y2 - y1 dot = A * C + B * D length_squared = C * C + D * D if length_squared == 0: return np.sqrt((x - x1) ** 2 + (y - y1) ** 2) t = dot / length_squared if t < 0: return np.sqrt((x - x1) ** 2 + (y - y1) ** 2) elif t > 1: return np.sqrt((x - x2) ** 2 + (y - y2) ** 2) else: px = x1 + t * C py = y1 + t * D return np.sqrt((x - px) ** 2 + (y - py) ** 2) # 边界提取 def concave_hull(points, k): """ 凹包算法 """ if len(points) < 3: return points hull = [] points = sorted(points, key=lambda x: x[0]) left = points[0] right = points[-1] upper = [] lower = [] for p in points: if is_above(left, right, p): upper.append(p) else: lower.append(p) build_hull(left, right, upper, hull) build_hull(right, left, lower, hull) return np.array(hull) def build_hull(start, end, points, hull): if len(points) == 0: return idx = -1 dist = 0 for i, p in enumerate(points): d = point_to_line_distance(p, start, end) if d > dist: idx = i dist = d if idx != -1: farthest = points[idx] hull.append(farthest) left = [] right = [] for i, p in enumerate(points): if p is farthest: continue if is_above(start, farthest, p): left.append(p) elif is_above(farthest, end, p): right.append(p) build_hull(start, farthest, left, hull) build_hull(farthest, end, right, hull) def is_above(a, b, c): """ 判断c是否在ab的上方 """ return (c[1]-a[1])*(b[0]-a[0]) > (b[1]-a[1])*(c[0]-a[0]) # 抽稀并边界提取 simplified = simplify(data, tolerance=0.5) hull = concave_hull(simplified, k=5) # 拟合 tck, _ = splprep(hull.T, s=0, k=3) # 绘图 fig, (ax1, ax2) = plt.subplots(ncols=2, figsize=(10, 5)) ax1.scatter(data[:, 0], data[:, 1], s=1, c='blue', alpha=0.5) ax1.plot(simplified[:, 0], simplified[:, 1], c='red') ax1.plot(hull[:, 0], hull[:, 1], c='green') ax2.scatter(hull[:, 0], hull[:, 1], s=1, c='green') xnew, ynew = splev(np.linspace(0, 1, 100), tck) ax2.plot(xnew, ynew, c='red') plt.show() ``` 其中,`road_surface.txt`是一个路面点云txt文件,每一行包含两个数字,分别表示一个点的x坐标和y坐标。代码将读取该文件,并进行抽稀、边界提取、拟合和可视化。 抽稀使用的是Douglas-Peucker算法,边界提取使用的是凹包算法。对于凹包算法,其中的参数k表示每个凹点周围要保留的点的数量,可以根据实际情况进行调整。 拟合使用的是3次样条,其中的参数s表示平滑因子,越大表示越平滑。这里设置为0,表示不进行平滑。 最终的可视化结果包括两个子图,左边是原始点云数据,并绘制了抽稀后的点和边界;右边是拟合后的边界曲线。
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