Pre-processing and surface reconstruction of points cloud based on chord angle algorithm technique

• Published in: Ai-Khawarizmi engineering journal Vol. 16; no. 3; pp. 34 - 42
• Main Authors: al-Budayri, Ali Muhammad Jasim, Durubi, Ahmad Abd al-Sami Abd al-Wahhab, Tawfiq, Man Abid
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Baghdad, Iraq University of Baghdad, al-Khwarizmi College of Engineering 01-09-2020; Al-Khwarizmi College of Engineering – University of Baghdad
• Subjects: الأوتار; الخوارزميات; الضوضاء
• ISSN: 1818-1171; 2312-0789
• DOI: 10.22153/kej.2020.07.002

بالرغم من التطور السريع في تقنيات الهندسة العكسية، يمكن اعتبار الماسحات الضوئية الليزرية ثلاثية الأبعاد التكنولوجيا الحديثة المستخدمة لرقمنة الاجسام ثلاثية الأبعاد، و لكن قد تكون هناك بعض المشاكل التي ترافق هذه العملية بسبب الضوضاء البيئية و محددات الماسحات الضوئية المستخدمة. لذلك، في هذه البحث، تم اقتراح خوارزمية للمعالجة المسبقة للبيانات للحصول على الخصائص الهندسية الضرورية و التمثيل الرياضي لشكل الجسم الممسوح ضوئيًا من سحابته النقطية التي تم تحصيلها باستخدام الماسح الليزري ثلاثي الأبعاد (Matter and Form) من خلال عزل النقاط الضوضائية. الخوارزمية المقترحة تستند إلى الحسابات المستمرة لزاوية الوتر بين كل زوج من النقاط المجاورة في سحابة النقاط. تم بناء برنامج باستخدام MATLAB لأنجاز الخوارزمية المقترحة التي تم تنفيذها باستخدام حالات دراسية مقترحة ذات شكل اسطوانة و قبة. سحابة النقطاط الناتجة من تطبيق الخوارزمية المقترحة و نتائج الملائمة السطحية للحالات الدراسية أثبتت كفاءة خوارزمية زاوية الوتر المقترحة في المعالجة المسبقة للبيانات و تنظيف سحابة النقاط، حيث كانت النسبة المئوية للبيانات التي تم اهمالها كنقاط ضوضائية وفقًا لخوارزمية زاوية الوتر المقترحة إلى (81. 52٪) و (75. 01٪) من إجمالي عدد نقاط البيانات في السحابة النقطية للحالة الدراسية الأولى و الثانية على التوالي.
Although the rapid development in reverse engineering techniques, 3D laser scanners can be considered the modern technology used to digitize the 3D objects, but some troubles may be associated with this process due to the environmental noises and limitation of the used scanners. So, in this paper a data pre-processing algorithm will be proposed to obtain the necessary geometric features and mathematical representation of scanned object from its point cloud which obtained by a (Matter and Form) 3D's laser scanner through isolating the noised points. The proposed algorithm based on continuous calculations of chord angle between each adjacent pair of points in points cloud. MATLAB program has been built for perform the introduced algorithm which implemented using a suggested case studies with cylinder and dome shape. The resulted point cloud from application the proposed algorithm, and the result of surface fitting for the case studies has been ensured the proficiency of the introduced chord angle algorithm in pre-processing of data points and clean the points cloud. Where the data percent which was deleted as noised data points according to proposed chord angle algorithm was arrived to (81. 52%) and (75. 01%) of the total data points number in points cloud for first and second case studies, respectively.