[发明专利]一种针对弯曲骨架型对象三维点云的广义圆柱投影方法

说明书

本发明公开了一种针对弯曲骨架型对象三维点云的广义圆柱投影方法，将三维点投影到二维坐标系中，确定待投影点云的起始断面和终止断面；根据这两个断面建立与骨架对象总体弯曲形态一致的投影参考模型，该模型由一个参考轴、一个圆柱坐标系和一条参考骨架线构成；利用该投影参考，将三维点云坐标从(x,y,z)形式的欧氏坐标转化为(α,β)形式的两个角度值。本发明针对弯曲骨架对象建立一种适应长距离大弯角的广义圆柱投影参考模型，能够从整体上保证投影点位置关系的正确性，并且该投影参考能够适应绕自定义中心轴的旋转以及同时存在挠度的弯曲，对各类弯曲型骨架对象都具有广泛的适应性。

技术领域

本发明涉及针对弯曲骨架型对象三维点云的广义圆柱投影方法，属于三维点云处理领域。

背景技术

三维激光扫描技术利用测距激光以自动的方式扫描目标表面，输出固定间隔的三维点云，为快速精确测量目标整体几何形态和局部几何细节提供了一种全新的技术手段。

尽管可以采集的非常致密，但是三维点云依然只是目标表面的离散采样。要得到连续的表面模型，最简单直接的方法就是以三维点云为顶点构建三角网模型，这是最大限度维持原始点云精度和保留几何细节的表面建模方法。目前在工程应用中二维Delaunay构网方法是公认的简单、有效、并且通行的构网方法。针对平直的骨架对象，如：笔直的隧道，进行构网的一般方法是建立与中心骨架(直)线同轴的投影圆柱，将对象表面点按照中心投影的方式映射到该圆柱面上，展开圆柱面得到二维点集，然后在二维点集上应用Delaunay三角构网得到点与点之间的构网关系。因为直线型骨架对象与圆柱是同胚的，圆柱投影得到的投影点之间的邻接关系与原始点云最为一致。

但是在实际工程应用中常常会遇到弯曲的骨架对象。对于弯曲幅度较小且长度较短的对象，还可以继续使用圆柱投影来构建三角网。如果弯曲幅度较大或骨架对象长度较长，继续使用圆柱投影，投影点之间的相对方位和距离难以保持正确性，从而造成投影失真，这种情况下针对二维投影点的构网对原始点将不再具有参考价值。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种针对弯曲骨架型对象三维点云的广义圆柱投影方法，将三维点云转换到二维空间上，使之能够应用成熟高效的二维空间构网方法以间接解决三维空间中点云的构网问题。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种针对弯曲骨架型对象三维点云的广义圆柱投影方法，该投影方法包含：

S1，在一段弯曲方向一致的骨架对象点云中，确定起始横断面和终止横断面；

S2，根据起始横断面和终止横断面建立与对象整体弯曲形态一致的投影参考模型R，该模型包括一个参考轴L、一个以L为中心轴的圆柱坐标系C、和一条该坐标系C下的参考骨架线其中参考轴L为起始横断面和终止横断面的交线，起始横断面的中心点为A点，终止横断面的中心点为B点，参考骨架线为从A为起点，绕轴L匀速螺旋上升直至B点的参考骨架线；

S3，利用该投影参考模型R将点云中的所有点从三维欧氏坐标(x,y,z)转换为二维投影坐标(α,β)。

作为优选，所述步骤S1包含：

S1.1，根据起始端点云的坐标确定起始横断面中心点A，根据终止端点云的坐标确定终止横断面中心点B；

S1.2，根据起始端点云的法向确定起始端骨架线走向根据终止端点云的法向确定终止端骨架线走向

S1.3，将过点A且垂直于的平面确定为起始横断面S_A，将过点B且垂直与的平面确定为终止横断面S_B。

作为优选，所述步骤S2包含：