点云数据渲染方法、装置及电子设备与流程

1.本公开涉及高精地图技术领域，具体涉及一种点云数据渲染方法、装置及电子设备。


背景技术：

2.随着技术的发展，拥有更精确位置信息和更丰富道路元素的高精地图逐渐成为各类基于位置的服务系统的基础数据。在高精地图数据处理中，有些场景需要将三维(3d)点云数据渲染为二维(2d)点云图像，对于该需求，现有方案是借助2d金字塔图像实现3d点云数据的降维渲染，但该方案需要对于2d金字塔图像进行额外存储，不仅增大了数据存储压力，也增加了数据处理的复杂度。因此，需要一种能够缓解数据存储压力的点云数据降维渲染方案。


技术实现要素：

3.本公开实施例提供一种点云数据渲染方法、装置及电子设备。
4.第一方面，本公开实施例中提供了一种点云数据渲染方法。
5.具体的，所述点云数据渲染方法，包括：
6.获取对3d点云数据根据空间信息进行切分，得到的多个3d点云数据块；
7.确定目标空间，并根据所述目标空间确定与其对应的3d点云目标数据块；
8.对所述3d点云目标数据块中的3d点云目标数据进行降维处理，得到2d点云目标数据；
9.根据所述2d点云目标数据的属性信息，对所述2d点云目标数据进行渲染。
10.在本公开一实施方式中，所述对所述3d点云目标数据块中的3d点云目标数据进行降维处理，得到2d点云目标数据，包括：
11.获取从所述目标空间转换至世界空间的目标世界转换矩阵；
12.将所述目标世界转换矩阵中正交向量的z轴分量设置为零，得到新的目标世界转换矩阵；
13.利用新的目标世界转换矩阵，将所述3d点云目标数据块中的3d点云目标数据从所述目标空间转换至世界空间，得到世界空间下的2d点云目标数据。
14.在本公开一实施方式中，所述根据所述2d点云目标数据的属性信息，对所述2d点云目标数据进行渲染，包括：
15.将世界空间下的2d点云目标数据转换至终端屏幕空间，得到终端屏幕空间下的2d点云目标数据；
16.根据所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类，对所述2d点云目标数据进行分类渲染。
17.在本公开一实施方式中，所述根据所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类，对所述2d点云目标数据进行分类渲染，包括：
18.当所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类为地面点时，根据采集点的屏幕坐标数据和反射率进行相应位置的渲染；
19.当所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类为非地面点时，根据采集点的屏幕坐标数据和高度进行相应位置的渲染。
20.在本公开一实施方式中，所述当所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类为地面点时，根据采集点的屏幕坐标数据和反射率进行相应位置的渲染，包括：
21.当所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类为地面点时，根据采集点的反射率，确定所述采集点的渲染色；
22.根据采集点的屏幕坐标数据，对采集点使用确定的渲染色进行相应屏幕位置的渲染。
23.在本公开一实施方式中，所述根据采集点的反射率，确定所述采集点的渲染色，包括：
24.若采集点的反射率小于第一反射率阈值，将该采集点的渲染色确定为第一颜色；
25.若采集点的反射率大于第二反射率阈值，将该采集点的渲染色确定为第二颜色；
26.若采集点的反射率大于第一反射率阈值且小于第二反射率阈值，将该采集点的渲染色确定为第三颜色，其中，所述第三颜色的rgb分量与所述采集点的反射率、第一反射率阈值和第二反射率阈值有关。
27.在本公开一实施方式中，所述当所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类为非地面点时，根据采集点的屏幕坐标数据和高度进行相应位置的渲染，包括：
28.当所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类为非地面点时，根据采集点的高度，确定所述采集点的渲染色；
29.根据采集点的屏幕坐标数据，对采集点使用确定的渲染色进行相应屏幕位置的渲染。
30.在本公开一实施方式中，所述根据采集点的高度，确定所述采集点的渲染色，包括：
31.若采集点的高度小于第一高度阈值，将该采集点的渲染色确定为第四颜色；
32.若采集点的高度大于第一高度阈值且小于第二高度阈值，将该采集点的渲染色确定为第五颜色；
33.若采集点的高度大于第二高度阈值且小于第三高度阈值，将该采集点的渲染色确定为第六颜色；
34.若采集点的高度大于第三高度阈值，将该采集点的渲染色确定为第七颜色。
35.在本公开一实施方式中，所述确定目标空间，并根据所述目标空间确定与其对应的3d点云目标数据块，包括：
36.确定目标空间，根据所述目标空间确定与其对应的初始3d点云目标数据块；
37.获取所述初始3d点云目标数据块中初始3d点云目标数据对应采集点的属性分类和高度信息；
38.将所述初始3d点云目标数据中，高度不超过预设高度阈值的数据组成与所述目标
空间对应的3d点云目标数据块。
39.第二方面，本公开实施例中提供了一种点云数据渲染装置。
40.具体的，所述点云数据渲染装置，包括：
41.获取模块，被配置为获取对3d点云数据根据空间信息进行切分，得到的多个3d点云数据块；
42.确定模块，被配置为确定目标空间，并根据所述目标空间确定与其对应的3d点云目标数据块；
43.降维模块，被配置为对所述3d点云目标数据块中的3d点云目标数据进行降维处理，得到2d点云目标数据；
44.渲染模块，被配置为根据所述2d点云目标数据的属性信息，对所述2d点云目标数据进行渲染。
45.第三方面，本公开实施例提供了一种电子设备，包括存储器和至少一个处理器，其中，所述存储器用于存储一条或多条计算机指令，其中，所述一条或多条计算机指令被所述至少一个处理器执行以实现上述点云数据渲染方法。
46.第四方面，本公开实施例提供了一种计算机可读存储介质，用于存储点云数据渲染装置所用的计算机指令，其包含用于执行上述点云数据渲染方法为点云数据渲染装置所涉及的计算机指令。
47.第五方面，本公开实施例提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，其中，该计算机程序/指令被处理器执行时实现上述点云数据渲染方法。
48.本公开实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
49.上述技术方案首先对3d点云数据进行降维处理得到2d点云数据，然后再根据2d点云数据的属性信息进行点云数据的渲染。该技术方案实现简单，运算快速，不仅能够有效地实现点云数据的降维渲染，还能够避免金字塔图像的额外存储，从而缓解了数据存储压力，降低了数据处理的复杂度。
50.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
51.结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中：
52.图1示出根据本公开一实施方式的点云数据渲染方法的流程图；
53.图2示出根据本公开一实施方式的点云数据渲染装置的结构框图；
54.图3示出根据本公开一实施方式的电子设备的结构框图；
55.图4是适于用来实现根据本公开一实施方式的点云数据渲染方法的计算机系统的结构示意图。
具体实施方式
56.下文中，将参考附图详细描述本公开的示例性实施方式，以使本领域技术人员可容易地实现它们。此外，为了清楚起见，在附图中省略了与描述示例性实施方式无关的部
分。
57.在本公开中，应理解，诸如“包括”或“具有”等的术语旨在指示本说明书中所公开的特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合的存在，并且不欲排除一个或多个其他特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合存在或被添加的可能性。
58.另外还需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。
59.本技术所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等)，均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据，并且相关数据的收集、使用和处理需要遵守相关国家和地区的相关法律法规和标准，并提供有相应的操作入口，供用户选择授权或者拒绝。
60.本公开实施例提供的技术方案首先对3d点云数据进行降维处理得到2d点云数据，然后再根据2d点云数据的属性信息进行点云数据的渲染。该技术方案实现简单，运算快速，不仅能够有效地实现点云数据的降维渲染，还能够避免金字塔图像的额外存储，从而缓解了数据存储压力，降低了数据处理的复杂度。
61.图1示出根据本公开一实施方式的点云数据渲染方法的流程图，如图1所示，所述点云数据渲染方法包括以下步骤s101-s104：
62.在步骤s101中，获取对3d点云数据根据空间信息进行切分，得到的多个3d点云数据块；
63.在步骤s102中，确定目标空间，并根据所述目标空间确定与其对应的3d点云目标数据块；
64.在步骤s103中，对所述3d点云目标数据块中的3d点云目标数据进行降维处理，得到2d点云目标数据；
65.在步骤s104中，根据所述2d点云目标数据的属性信息，对所述2d点云目标数据进行渲染。
66.上文提及，随着技术的发展，拥有更精确位置信息和更丰富道路元素的高精地图逐渐成为各类基于位置的服务系统的基础数据。在高精地图数据处理中，有些场景需要将三维(3d)点云数据渲染为二维(2d)点云图像，对于该需求，现有方案是借助2d金字塔图像实现3d点云数据的降维渲染，但该方案需要对于2d金字塔图像进行额外存储，不仅增大了数据存储压力，也增加了数据处理的复杂度。因此，需要一种能够缓解数据存储压力的点云数据降维渲染方案。
67.考虑到上述缺陷，该实施方式提供了一种点云数据渲染方法，该方法首先对3d点云数据进行降维处理得到2d点云数据，然后再根据2d点云数据的属性信息进行点云数据的渲染。该技术方案实现简单，运算快速，不仅能够有效地实现点云数据的降维渲染，还能够避免金字塔图像的额外存储，从而缓解了数据存储压力，降低了数据处理的复杂度。
68.在本公开一实施方式中，所述点云数据渲染方法可适用于对于点云数据进行渲染的计算机、计算设备、电子设备、服务器、服务集群等等。
69.在本公开一实施方式中，所述3d点云数据指的是对于3d点云采集数据进行预处理后得到的数据。其中，所述3d点云采集数据指的是借助激光技术采集到的、与道路上的采集点对应的3d数据，所述3d点云采集数据包括采集点的坐标数据和反射率，所述反射率与采
集点的表面材质、粗糙度、激光入射角方向、以及激光器的发射能量和激光波长有关。其中，所述预处理可包括以下处理中的一种或多种：数据去噪、数据简化、数据填充等等，以将采集得到的海量的点云数据缩减为可计算范围内数量的点云数据，并去除其中的噪声点和外点，填充上空白点。
70.在本公开一实施方式中，所述对3d点云数据根据空间信息进行切分指的是，按照3d点云数据的空间数据结构，利用八叉树或其他方法对于所述3d点云数据进行切分，得到多个3d点云数据块，其中，每个3d点云数据块对应于不同的空间部分。上述对于3d点云数据的切分能够实现数据读取和处理任务的分解，从而减小数据读取和处理压力。
71.其中，所述3d点云数据的获取、3d点云数据根据空间信息的切分均可由服务器端或其他端执行。
72.在本公开一实施方式中，所述目标空间指的是终端当前要渲染的地理位置空间，基于空间全球位置信息可根据所述目标空间确定经过上述切分后的、与所述目标空间对应的3d点云目标数据块。
73.在本公开一实施方式中，2d点云数据的属性信息指的是相应采集点为地面点还是非地面点等属性分类信息。
74.在上述实施方式中，首先获取对3d点云数据根据空间数据结构进行切分得到的对应不同空间部分的多个3d点云数据块；然后确定目标空间，并基于空间对应关系，根据所述目标空间确定与其对应的3d点云目标数据块；然后对所述3d点云目标数据块中的3d点云目标数据进行降维处理，得到2d点云目标数据；最后根据所述2d点云目标数据的属性信息，对所述2d点云目标数据进行渲染，即可实现3d点云数据的降维渲染。
75.在本公开一实施方式中，所述步骤s102，即所述确定目标空间，并根据所述目标空间确定与其对应的3d点云目标数据块的步骤，可包括以下步骤：
76.确定目标空间，根据所述目标空间确定与其对应的初始3d点云目标数据块；
77.获取所述初始3d点云目标数据块中初始3d点云目标数据对应采集点的属性分类和高度信息；
78.将所述初始3d点云目标数据中，高度不超过预设高度阈值的数据组成与所述目标空间对应的3d点云目标数据块。
79.在该实施方式中，在确定与目标空间对应的3d点云目标数据块时，首先确定一个待渲染的目标空间，然后根据所述目标空间确定与其对应的初始3d点云目标数据块；然后获取所述初始3d点云目标数据块中初始3d点云目标数据对应采集点的属性分类和高度信息；然后根据渲染的对象对于所述初始3d点云目标数据进行筛选，比如，在本公开一实施方式中，渲染的对象为道路，为了去除树木等较高物体的影响，可删除高度超过预设高度阈值的3d点云数据，即将所述初始3d点云目标数据中，高度不超过预设高度阈值的数据组成与所述目标空间对应的3d点云目标数据块。
80.其中，所述采集点的属性信息指的是采集点的属性分类信息，即某一采集点为地面点还是非地面点，所述非地面点比如可以是位于路肩、路缘石等道路上高起部分的采集点，因此，所述属性信息可由服务器端或其他端根据所述3d点云数据对应采集点的坐标数据的分布特性来确定。上述确定采集点属性分类的方法属于本领域技术人员常用的方法，本公开对其不作赘述。
81.在本公开一实施方式中，所述采集点的高度信息亦可由服务器端或其他端来计算得到。在确定了3d点云数据对应采集点的属性分类之后，可根据采集点与地面点所形成的平面之间的投影距离，计算得到采集点的高度。其中，由于所述3d点云数据的坐标数据为在地心地固坐标系(earth-centered，earth-fixed，ecef)下的坐标数据，因此，所述投影距离指的是采集点与地心的连接向量投影至地面点所形成的平面得到的投影距离。
82.其中，所述预设高度阈值可根据实际应用的需要进行设置，比如在本公开一实施方式中，所述预设高度阈值可设置为150cm。
83.在本公开一实施方式中，所述步骤s103，即对所述3d点云目标数据块中的3d点云目标数据进行降维处理，得到2d点云目标数据的步骤，可包括以下步骤：
84.获取从所述目标空间转换至世界空间的目标世界转换矩阵；
85.将所述目标世界转换矩阵中正交向量的z轴分量设置为零，得到新的目标世界转换矩阵；
86.利用新的目标世界转换矩阵，将所述3d点云目标数据块中的3d点云目标数据从所述目标空间转换至世界空间，得到世界空间下的2d点云目标数据。
87.在该实施方式中，借助矩阵压缩计算来实现对于3d点云目标数据块中的3d点云目标数据的降维处理。具体地，首先获取从所述目标空间转换至世界空间的目标世界转换矩阵；然后将所述目标世界转换矩阵中正交向量的z轴分量设置为零，得到新的目标世界转换矩阵，即将目标世界转换矩阵中正交向量的z轴分量设置为(0，0，0)，这样就可以去除3d点云目标数据中的z轴信息，使得3d数据变为2d数据；然后利用新的目标世界转换矩阵，将所述3d点云目标数据块中的3d点云目标数据从所述目标空间转换至世界空间，即可得到世界空间下的2d点云目标数据，实现3d点云目标数据的降维。
88.进一步地，在本公开一实施方式中，所述步骤s104，即根据所述2d点云目标数据的属性信息，对所述2d点云目标数据进行渲染的步骤，可包括以下步骤：
89.将世界空间下的2d点云目标数据转换至终端屏幕空间，得到终端屏幕空间下的2d点云目标数据；
90.根据所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类，对所述2d点云目标数据进行分类渲染。
91.在该实施方式中，首先将世界空间下的2d点云目标数据转换至渲染操作所在的终端屏幕空间，得到终端屏幕空间下的2d点云目标数据，比如可将世界空间下的2d点云目标数据借助相应的空间转换矩阵，依次转换至相机空间、剪裁空间、终端设备空间，最终转换至终端屏幕空间，得到终端屏幕空间下的2d点云目标数据；然后再根据所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类，对所述2d点云目标数据进行分类渲染。
92.进一步地，在本公开一实施方式中，所述根据所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类，对所述2d点云目标数据进行分类渲染的步骤，可包括以下步骤：
93.当所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类为地面点时，根据采集点的屏幕坐标数据和反射率进行相应位置的渲染；
94.当所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类为非地面点时，根据采集点的屏幕坐标数据和高度进行相应位置的渲染。
95.在该实施方式中，对于不同属性分类的采集点，渲染的方法也不尽相同，比如，对于属性分类为地面点的采集点，考虑到为了能够正常显示道路的油漆区，保证车道线、虚线段、地面标志等道路元素能够显示清楚，需要突出具有高反射率的点，因此，当所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类为地面点时，可根据采集点的屏幕坐标数据和反射率进行相应位置的渲染；而对于属性分类为非地面点的采集点，则可直接根据采集点的高度进行相应位置的渲染，即当所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类为非地面点时，根据采集点的屏幕坐标数据和高度进行相应位置的渲染。
96.其中，为了实现渲染位置与采集点屏幕坐标数据的对应，可先将采集点对应的点云数据由ecef坐标系转换为终端渲染环境下的坐标系。
97.在本公开一实施方式中，所述当所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类为地面点时，根据采集点的屏幕坐标数据和反射率进行相应位置的渲染的步骤，可包括以下步骤：
98.当所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类为地面点时，根据采集点的反射率，确定所述采集点的渲染色；
99.根据采集点的屏幕坐标数据，对采集点使用确定的渲染色进行相应屏幕位置的渲染。
100.在该实施方式中，当所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类为地面点时，首先根据采集点的反射率，确定所述采集点在进行渲染时使用的渲染色；然后再根据采集点的屏幕坐标数据，使用确定的渲染色，对所述采集点进行相应屏幕位置的渲染。
101.进一步地，在本公开一实施方式中，所述根据采集点的反射率，确定所述采集点的渲染色的步骤，可包括以下步骤：
102.若采集点的反射率小于第一反射率阈值，将该采集点的渲染色确定为第一颜色；
103.若采集点的反射率大于第二反射率阈值，将该采集点的渲染色确定为第二颜色；
104.若采集点的反射率大于第一反射率阈值且小于第二反射率阈值，将该采集点的渲染色确定为第三颜色，其中，所述第三颜色的rgb分量与所述采集点的反射率、第一反射率阈值和第二反射率阈值有关。
105.在该实施方式中，根据采集点反射率来确定所述采集点的渲染色。具体地，若采集点的反射率小于第一反射率阈值，则可将该采集点的渲染色确定为第一颜色，其中，所述第一颜色比如可以为黑色，即所述第一颜色的rgb量值为(0.0,0.0,0.0)；若采集点的反射率大于第二反射率阈值，则可将该采集点的渲染色确定为第二颜色，其中，所述第二颜色比如可以为白色，即其所述第二颜色的rgb量值为(1.0,1.0,1.0)；若采集点的反射率大于第一反射率阈值且小于第二反射率阈值，则可将该采集点的渲染色确定为第三颜色。其中，所述第一反射率阈值小于第二反射率阈值，且所述第一反射率阈值和第二反射率阈值的具体取值可根据实际应用的需要进行设置。
106.在本公开一实施方式中，所述第三颜色的rgb分量与所述采集点的反射率、第一反射率阈值和第二反射率阈值有关，比如，若将所述第三颜色的rgb量值表示为(r,r,r)，则r可由下式来计算得到：
107.r＝(reflection-lowreflection)/(highreflection-lowreflection)，其中，
reflection表示采集点的反射率，lowreflection表示第一反射率阈值，highreflection表示第二反射率阈值。
108.在本公开一实施方式中，所述当所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类为非地面点时，根据采集点的屏幕坐标数据和高度进行相应位置的渲染的步骤，可包括以下步骤：
109.当所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类为非地面点时，根据采集点的高度，确定所述采集点的渲染色；
110.根据采集点的屏幕坐标数据，对采集点使用确定的渲染色进行相应屏幕位置的渲染。
111.在该实施方式中，当所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类为非地面点时，首先根据采集点的高度，确定所述采集点在进行渲染时使用的渲染色；然后再根据采集点的屏幕坐标数据，使用确定的渲染色，对所述采集点进行相应屏幕位置的渲染。
112.进一步地，在本公开一实施方式中，所述根据采集点的高度，确定所述采集点的渲染色的步骤，可包括以下步骤：
113.若采集点的高度小于第一高度阈值，将该采集点的渲染色确定为第四颜色；
114.若采集点的高度大于第一高度阈值且小于第二高度阈值，将该采集点的渲染色确定为第五颜色；
115.若采集点的高度大于第二高度阈值且小于第三高度阈值，将该采集点的渲染色确定为第六颜色；
116.若采集点的高度大于第三高度阈值，将该采集点的渲染色确定为第七颜色。
117.在该实施方式中，根据采集点的高度来确定所述采集点的渲染色。具体地，若采集点的高度小于第一高度阈值，则可将该采集点的渲染色确定为第四颜色，其中，所述第四颜色比如可以为0x464646(十六进制值)；若采集点的高度大于第一高度阈值且小于第二高度阈值，则可将该采集点的渲染色确定为第五颜色，其中，所述第五颜色比如可以为0x04819e；若采集点的高度大于第二高度阈值且小于第三高度阈值，则可将该采集点的渲染色确定为第六颜色，其中，所述第六颜色比如可以为0x590cac；若采集点的高度大于第三高度阈值，则可将该采集点的渲染色确定为第七颜色，其中，所述第七颜色比如可以为0x00ff00。其中，所述第一高度阈值小于第二高度阈值，所述第二高度阈值小于第三高度阈值，且所述第一高度阈值、第二高度阈值和第三高度阈值的具体取值均可根据实际应用的需要进行设置，比如，所述第一高度阈值可设置为5厘米，所述第二高度阈值可设置为45厘米，所述第三高度阈值可设置为100厘米。
118.下述为本公开装置实施例，可以用于执行本公开方法实施例。
119.图2示出根据本公开一实施方式的点云数据渲染装置的结构框图，该装置可以通过软件、硬件或者两者的结合实现成为电子设备的部分或者全部。如图2所示，所述点云数据渲染装置包括：
120.获取模块201，被配置为获取对3d点云数据根据空间信息进行切分，得到的多个3d点云数据块；
121.确定模块202，被配置为确定目标空间，并根据所述目标空间确定与其对应的3d点
云目标数据块；
122.降维模块203，被配置为对所述3d点云目标数据块中的3d点云目标数据进行降维处理，得到2d点云目标数据；
123.渲染模块204，被配置为根据所述2d点云目标数据的属性信息，对所述2d点云目标数据进行渲染。
124.上文提及，随着技术的发展，拥有更精确位置信息和更丰富道路元素的高精地图逐渐成为各类基于位置的服务系统的基础数据。在高精地图数据处理中，有些场景需要将三维(3d)点云数据渲染为二维(2d)点云图像，对于该需求，现有方案是借助2d金字塔图像实现3d点云数据的降维渲染，但该方案需要对于2d金字塔图像进行额外存储，不仅增大了数据存储压力，也增加了数据处理的复杂度。因此，需要一种能够缓解数据存储压力的点云数据降维渲染方案。
125.考虑到上述缺陷，该实施方式提供了一种点云数据渲染装置，该装置首先对3d点云数据进行降维处理得到2d点云数据，然后再根据2d点云数据的属性信息进行点云数据的渲染。该技术方案实现简单，运算快速，不仅能够有效地实现点云数据的降维渲染，还能够避免金字塔图像的额外存储，从而缓解了数据存储压力，降低了数据处理的复杂度。
126.在本公开一实施方式中，所述点云数据渲染装置可实现为对于点云数据进行渲染的计算机、计算设备、电子设备、服务器、服务集群等等。
127.在本公开一实施方式中，所述3d点云数据指的是对于3d点云采集数据进行预处理后得到的数据。其中，所述3d点云采集数据指的是借助激光技术采集到的、与道路上的采集点对应的3d数据，所述3d点云采集数据包括采集点的坐标数据和反射率，所述反射率与采集点的表面材质、粗糙度、激光入射角方向、以及激光器的发射能量和激光波长有关。其中，所述预处理可包括以下处理中的一种或多种：数据去噪、数据简化、数据填充等等，以将采集得到的海量的点云数据缩减为可计算范围内数量的点云数据，并去除其中的噪声点和外点，填充上空白点。
128.在本公开一实施方式中，所述对3d点云数据根据空间信息进行切分指的是，按照3d点云数据的空间数据结构，利用八叉树或其他方法对于所述3d点云数据进行切分，得到多个3d点云数据块，其中，每个3d点云数据块对应于不同的空间部分。上述对于3d点云数据的切分能够实现数据读取和处理任务的分解，从而减小数据读取和处理压力。
129.其中，所述3d点云数据的获取、3d点云数据根据空间信息的切分均可由服务器端或其他端执行。
130.在本公开一实施方式中，所述目标空间指的是终端当前要渲染的地理位置空间，基于空间全球位置信息可根据所述目标空间确定经过上述切分后的、与所述目标空间对应的3d点云目标数据块。
131.在本公开一实施方式中，2d点云数据的属性信息指的是相应采集点为地面点还是非地面点等属性分类信息。
132.在上述实施方式中，首先获取对3d点云数据根据空间数据结构进行切分得到的对应不同空间部分的多个3d点云数据块；然后确定目标空间，并基于空间对应关系，根据所述目标空间确定与其对应的3d点云目标数据块；然后对所述3d点云目标数据块中的3d点云目标数据进行降维处理，得到2d点云目标数据；最后根据所述2d点云目标数据的属性信息，对
所述2d点云目标数据进行渲染，即可实现3d点云数据的降维渲染。
133.在本公开一实施方式中，所述确定模块可被配置为：
134.确定目标空间，根据所述目标空间确定与其对应的初始3d点云目标数据块；
135.获取所述初始3d点云目标数据块中初始3d点云目标数据对应采集点的属性分类和高度信息；
136.将所述初始3d点云目标数据中，高度不超过预设高度阈值的数据组成与所述目标空间对应的3d点云目标数据块。
137.在该实施方式中，在确定与目标空间对应的3d点云目标数据块时，首先确定一个待渲染的目标空间，然后根据所述目标空间确定与其对应的初始3d点云目标数据块；然后获取所述初始3d点云目标数据块中初始3d点云目标数据对应采集点的属性分类和高度信息；然后根据渲染的对象对于所述初始3d点云目标数据进行筛选，比如，在本公开一实施方式中，渲染的对象为道路，为了去除树木等较高物体的影响，可删除高度超过预设高度阈值的3d点云数据，即将所述初始3d点云目标数据中，高度不超过预设高度阈值的数据组成与所述目标空间对应的3d点云目标数据块。
138.其中，所述采集点的属性信息指的是采集点的属性分类信息，即某一采集点为地面点还是非地面点，所述非地面点比如可以是位于路肩、路缘石等道路上高起部分的采集点，因此，所述属性信息可由服务器端或其他端根据所述3d点云数据对应采集点的坐标数据的分布特性来确定。上述确定采集点属性分类的方法属于本领域技术人员常用的方法，本公开对其不作赘述。
139.在本公开一实施方式中，所述采集点的高度信息亦可由服务器端或其他端来计算得到。在确定了3d点云数据对应采集点的属性分类之后，可根据采集点与地面点所形成的平面之间的投影距离，计算得到采集点的高度。其中，由于所述3d点云数据的坐标数据为在地心地固坐标系(earth-centered，earth-fixed，ecef)下的坐标数据，因此，所述投影距离指的是采集点与地心的连接向量投影至地面点所形成的平面得到的投影距离。
140.其中，所述预设高度阈值可根据实际应用的需要进行设置，比如在本公开一实施方式中，所述预设高度阈值可设置为150cm。
141.在本公开一实施方式中，所述降维模块可被配置为：
142.获取从所述目标空间转换至世界空间的目标世界转换矩阵；
143.将所述目标世界转换矩阵中正交向量的z轴分量设置为零，得到新的目标世界转换矩阵；
144.利用新的目标世界转换矩阵，将所述3d点云目标数据块中的3d点云目标数据从所述目标空间转换至世界空间，得到世界空间下的2d点云目标数据。
145.在该实施方式中，借助矩阵压缩计算来实现对于3d点云目标数据块中的3d点云目标数据的降维处理。具体地，首先获取从所述目标空间转换至世界空间的目标世界转换矩阵；然后将所述目标世界转换矩阵中正交向量的z轴分量设置为零，得到新的目标世界转换矩阵，即将目标世界转换矩阵中正交向量的z轴分量设置为(0，0，0)，这样就可以去除3d点云目标数据中的z轴信息，使得3d数据变为2d数据；然后利用新的目标世界转换矩阵，将所述3d点云目标数据块中的3d点云目标数据从所述目标空间转换至世界空间，即可得到世界空间下的2d点云目标数据，实现3d点云目标数据的降维。
146.进一步地，在本公开一实施方式中，所述渲染模块可被配置为：
147.将世界空间下的2d点云目标数据转换至终端屏幕空间，得到终端屏幕空间下的2d点云目标数据；
148.根据所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类，对所述2d点云目标数据进行分类渲染。
149.在该实施方式中，首先将世界空间下的2d点云目标数据转换至渲染操作所在的终端屏幕空间，得到终端屏幕空间下的2d点云目标数据，比如可将世界空间下的2d点云目标数据借助相应的空间转换矩阵，依次转换至相机空间、剪裁空间、终端设备空间，最终转换至终端屏幕空间，得到终端屏幕空间下的2d点云目标数据；然后再根据所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类，对所述2d点云目标数据进行分类渲染。
150.进一步地，在本公开一实施方式中，所述根据所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类，对所述2d点云目标数据进行分类渲染的部分，可被配置为：
151.当所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类为地面点时，根据采集点的屏幕坐标数据和反射率进行相应位置的渲染；
152.当所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类为非地面点时，根据采集点的屏幕坐标数据和高度进行相应位置的渲染。
153.在该实施方式中，对于不同属性分类的采集点，渲染的方法也不尽相同，比如，对于属性分类为地面点的采集点，考虑到为了能够正常显示道路的油漆区，保证车道线、虚线段、地面标志等道路元素能够显示清楚，需要突出具有高反射率的点，因此，当所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类为地面点时，可根据采集点的屏幕坐标数据和反射率进行相应位置的渲染；而对于属性分类为非地面点的采集点，则可直接根据采集点的高度进行相应位置的渲染，即当所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类为非地面点时，根据采集点的屏幕坐标数据和高度进行相应位置的渲染。
154.其中，为了实现渲染位置与采集点屏幕坐标数据的对应，可先将采集点对应的点云数据由ecef坐标系转换为终端渲染环境下的坐标系。
155.在本公开一实施方式中，所述当所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类为地面点时，根据采集点的屏幕坐标数据和反射率进行相应位置的渲染的部分，可被配置为：
156.当所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类为地面点时，根据采集点的反射率，确定所述采集点的渲染色；
157.根据采集点的屏幕坐标数据，对采集点使用确定的渲染色进行相应屏幕位置的渲染。
158.在该实施方式中，当所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类为地面点时，首先根据采集点的反射率，确定所述采集点在进行渲染时使用的渲染色；然后再根据采集点的屏幕坐标数据，使用确定的渲染色，对所述采集点进行相应屏幕位置的渲染。
159.进一步地，在本公开一实施方式中，所述根据采集点的反射率，确定所述采集点的渲染色的部分，可被配置为：
160.若采集点的反射率小于第一反射率阈值，将该采集点的渲染色确定为第一颜色；
161.若采集点的反射率大于第二反射率阈值，将该采集点的渲染色确定为第二颜色；
162.若采集点的反射率大于第一反射率阈值且小于第二反射率阈值，将该采集点的渲染色确定为第三颜色，其中，所述第三颜色的rgb分量与所述采集点的反射率、第一反射率阈值和第二反射率阈值有关。
163.在该实施方式中，根据采集点反射率来确定所述采集点的渲染色。具体地，若采集点的反射率小于第一反射率阈值，则可将该采集点的渲染色确定为第一颜色，其中，所述第一颜色比如可以为黑色，即所述第一颜色的rgb量值为(0.0,0.0,0.0)；若采集点的反射率大于第二反射率阈值，则可将该采集点的渲染色确定为第二颜色，其中，所述第二颜色比如可以为白色，即其所述第二颜色的rgb量值为(1.0,1.0,1.0)；若采集点的反射率大于第一反射率阈值且小于第二反射率阈值，则可将该采集点的渲染色确定为第三颜色。其中，所述第一反射率阈值小于第二反射率阈值，且所述第一反射率阈值和第二反射率阈值的具体取值可根据实际应用的需要进行设置。
164.在本公开一实施方式中，所述第三颜色的rgb分量与所述采集点的反射率、第一反射率阈值和第二反射率阈值有关，比如，若将所述第三颜色的rgb量值表示为(r,r,r)，则r可由下式来计算得到：
165.r＝(reflection-lowreflection)/(highreflection-lowreflection)，其中，reflection表示采集点的反射率，lowreflection表示第一反射率阈值，highreflection表示第二反射率阈值。
166.在本公开一实施方式中，所述当所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类为非地面点时，根据采集点的屏幕坐标数据和高度进行相应位置的渲染的部分，可被配置为：
167.当所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类为非地面点时，根据采集点的高度，确定所述采集点的渲染色；
168.根据采集点的屏幕坐标数据，对采集点使用确定的渲染色进行相应屏幕位置的渲染。
169.在该实施方式中，当所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类为非地面点时，首先根据采集点的高度，确定所述采集点在进行渲染时使用的渲染色；然后再根据采集点的屏幕坐标数据，使用确定的渲染色，对所述采集点进行相应屏幕位置的渲染。
170.进一步地，在本公开一实施方式中，所述根据采集点的高度，确定所述采集点的渲染色的部分，可被配置为：
171.若采集点的高度小于第一高度阈值，将该采集点的渲染色确定为第四颜色；
172.若采集点的高度大于第一高度阈值且小于第二高度阈值，将该采集点的渲染色确定为第五颜色；
173.若采集点的高度大于第二高度阈值且小于第三高度阈值，将该采集点的渲染色确定为第六颜色；
174.若采集点的高度大于第三高度阈值，将该采集点的渲染色确定为第七颜色。
175.在该实施方式中，根据采集点的高度来确定所述采集点的渲染色。具体地，若采集点的高度小于第一高度阈值，则可将该采集点的渲染色确定为第四颜色，其中，所述第四颜
色比如可以为0x464646(十六进制值)；若采集点的高度大于第一高度阈值且小于第二高度阈值，则可将该采集点的渲染色确定为第五颜色，其中，所述第五颜色比如可以为0x04819e；若采集点的高度大于第二高度阈值且小于第三高度阈值，则可将该采集点的渲染色确定为第六颜色，其中，所述第六颜色比如可以为0x590cac；若采集点的高度大于第三高度阈值，则可将该采集点的渲染色确定为第七颜色，其中，所述第七颜色比如可以为0x00ff00。其中，所述第一高度阈值小于第二高度阈值，所述第二高度阈值小于第三高度阈值，且所述第一高度阈值、第二高度阈值和第三高度阈值的具体取值均可根据实际应用的需要进行设置，比如，所述第一高度阈值可设置为5厘米，所述第二高度阈值可设置为45厘米，所述第三高度阈值可设置为100厘米。
176.本公开还公开了一种电子设备，图3示出根据本公开一实施方式的电子设备的结构框图，如图3所示，所述电子设备300包括存储器301和处理器302；其中，
177.所述存储器301用于存储一条或多条计算机指令，其中，所述一条或多条计算机指令被所述处理器302执行以实现上述方法步骤。
178.图4是适于用来实现根据本公开一实施方式的点云数据渲染方法的计算机系统的结构示意图。
179.如图4所示，计算机系统400包括处理单元401，其可以根据存储在只读存储器(rom)402中的程序或者从存储部分408加载到随机访问存储器(ram)403中的程序而执行上述实施方式中的各种处理。在ram403中，还存储有计算机系统400操作所需的各种程序和数据。处理单元401、rom402以及ram403通过总线404彼此相连。输入/输出(i/o)接口405也连接至总线404。
180.以下部件连接至i/o接口405：包括键盘、鼠标等的输入部分406；包括诸如阴极射线管(crt)、液晶显示器(lcd)等以及扬声器等的输出部分407；包括硬盘等的存储部分408；以及包括诸如lan卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分409。通信部分409经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器410也根据需要连接至i/o接口405。可拆卸介质411，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器410上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分408。其中，所述处理单元401可实现为cpu、gpu、tpu、fpga、npu等处理单元。
181.特别地，根据本公开的实施方式，上文描述的方法可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施方式包括一种计算机程序产品，其包括有形地包含在及其可读介质上的计算机程序，所述计算机程序包含用于执行所述方法的程序代码。在这样的实施方式中，该计算机程序可以通过通信部分409从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质411被安装。
182.附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施方式的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，路程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用
执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
183.描述于本公开实施方式中所涉及到的单元或模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的单元或模块也可以设置在处理器中，这些单元或模块的名称在某种情况下并不构成对该单元或模块本身的限定。
184.作为另一方面，本公开还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施方式中所述装置中所包含的计算机可读存储介质；也可以是单独存在，未装配入设备中的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质存储有一个或者一个以上程序，所述程序被一个或者一个以上的处理器用来执行描述于本公开的方法。
185.以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

技术特征：
1.一种点云数据渲染方法，包括：获取对3d点云数据根据空间信息进行切分，得到的多个3d点云数据块；确定目标空间，并根据所述目标空间确定与其对应的3d点云目标数据块；对所述3d点云目标数据块中的3d点云目标数据进行降维处理，得到2d点云目标数据；根据所述2d点云目标数据的属性信息，对所述2d点云目标数据进行渲染。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述对所述3d点云目标数据块中的3d点云目标数据进行降维处理，得到2d点云目标数据，包括：获取从所述目标空间转换至世界空间的目标世界转换矩阵；将所述目标世界转换矩阵中正交向量的z轴分量设置为零，得到新的目标世界转换矩阵；利用新的目标世界转换矩阵，将所述3d点云目标数据块中的3d点云目标数据从所述目标空间转换至世界空间，得到世界空间下的2d点云目标数据。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述根据所述2d点云目标数据的属性信息，对所述2d点云目标数据进行渲染，包括：将世界空间下的2d点云目标数据转换至终端屏幕空间，得到终端屏幕空间下的2d点云目标数据；根据所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类，对所述2d点云目标数据进行分类渲染。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述根据所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类，对所述2d点云目标数据进行分类渲染，包括：当所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类为地面点时，根据采集点的屏幕坐标数据和反射率进行相应位置的渲染；当所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类为非地面点时，根据采集点的屏幕坐标数据和高度进行相应位置的渲染。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述当所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类为地面点时，根据采集点的屏幕坐标数据和反射率进行相应位置的渲染，包括：当所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类为地面点时，根据采集点的反射率，确定所述采集点的渲染色；根据采集点的屏幕坐标数据，对采集点使用确定的渲染色进行相应屏幕位置的渲染。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述根据采集点的反射率，确定所述采集点的渲染色，包括：若采集点的反射率小于第一反射率阈值，将该采集点的渲染色确定为第一颜色；若采集点的反射率大于第二反射率阈值，将该采集点的渲染色确定为第二颜色；若采集点的反射率大于第一反射率阈值且小于第二反射率阈值，将该采集点的渲染色确定为第三颜色，其中，所述第三颜色的rgb分量与所述采集点的反射率、第一反射率阈值和第二反射率阈值有关。7.根据权利要求4所述的方法，其中，所述当所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类为非地面点时，根据采集点的屏幕坐标数据和高度进行相应位置的渲
染，包括：当所述终端屏幕空间下的2d点云目标数据对应采集点的属性分类为非地面点时，根据采集点的高度，确定所述采集点的渲染色；根据采集点的屏幕坐标数据，对采集点使用确定的渲染色进行相应屏幕位置的渲染。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述根据采集点的高度，确定所述采集点的渲染色，包括：若采集点的高度小于第一高度阈值，将该采集点的渲染色确定为第四颜色；若采集点的高度大于第一高度阈值且小于第二高度阈值，将该采集点的渲染色确定为第五颜色；若采集点的高度大于第二高度阈值且小于第三高度阈值，将该采集点的渲染色确定为第六颜色；若采集点的高度大于第三高度阈值，将该采集点的渲染色确定为第七颜色。9.根据权利要求1-8中任一项权利要求所述的方法，其中，所述确定目标空间，并根据所述目标空间确定与其对应的3d点云目标数据块，包括：确定目标空间，根据所述目标空间确定与其对应的初始3d点云目标数据块；获取所述初始3d点云目标数据块中初始3d点云目标数据对应采集点的属性分类和高度信息；将所述初始3d点云目标数据中，高度不超过预设高度阈值的数据组成与所述目标空间对应的3d点云目标数据块。10.一种点云数据渲染装置，包括：获取模块，被配置为获取对3d点云数据根据空间信息进行切分，得到的多个3d点云数据块；确定模块，被配置为确定目标空间，并根据所述目标空间确定与其对应的3d点云目标数据块；降维模块，被配置为对所述3d点云目标数据块中的3d点云目标数据进行降维处理，得到2d点云目标数据；渲染模块，被配置为根据所述2d点云目标数据的属性信息，对所述2d点云目标数据进行渲染。11.一种电子设备，包括存储器和至少一个处理器；其中，所述存储器用于存储一条或多条计算机指令，其中，所述一条或多条计算机指令被所述至少一个处理器执行以实现权利要求1-9任一项所述的方法。

技术总结
本公开实施例公开了一种点云数据渲染方法、装置及电子设备，所述点云数据渲染方法包括：获取对3D点云数据根据空间信息进行切分，得到的多个3D点云数据块；确定目标空间，并根据所述目标空间确定与其对应的3D点云目标数据块；对所述3D点云目标数据块中的3D点云目标数据进行降维处理，得到2D点云目标数据；根据所述2D点云目标数据的属性信息，对所述2D点云目标数据进行渲染。该技术方案实现简单，运算快速，不仅能够有效地实现点云数据的降维渲染，还能够避免金字塔图像的额外存储，从而缓解了数据存储压力，降低了数据处理的复杂度。降低了数据处理的复杂度。降低了数据处理的复杂度。


技术研发人员：张争
受保护的技术使用者：高德软件有限公司
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/7/21