[发明专利]基于最大相似度匹配的三维碎块的重组复原方法

权利要求书

1.基于最大相似度匹配的三维碎块的重组复原方法，其特征在于，所述重组复原方法数据处理对象为三维激光扫描仪采集到三维碎块的点云数据，所述方法包括以下步骤：

步骤1：基于点云及其邻域构造曲面，计算曲面的弯曲程度从而提取三维碎块断裂面的轮廓曲线；

步骤2：计算断裂面轮廓曲线上的邻域面积，基于邻域面积来描述断裂面轮廓曲线的凹凸性质；

步骤3：寻找断裂面轮廓曲线的模糊共性片段，计算断裂面轮廓曲线的相似度；

步骤4：采用迭代最近点算法进行三维碎块的对齐拼接；

所述步骤3中的寻找断裂面轮廓曲线的模糊共性片段，计算断裂面轮廓曲线的相似度，采用的方法如下：

由于断裂面轮廓曲线的复杂性以及离散采样的误差，两条轮廓曲线完全匹配的可能性非常小，采用模糊共性片段对断裂面轮廓曲线的相似度进行描述，模糊共性片段就是指在两条轮廓曲线中寻找间隔相似的一段曲线，当然前提是间隔距离不能取得太大；一条断裂面轮廓曲线E_1i共有m个顶点，记为计算出每个顶点的邻域面积得到其特征序列为/另一条断裂面轮廓曲线E_2j，共有n个顶点，记为同理得到特征序列/则断裂面轮廓曲线E_1i上一顶点/和断裂面轮廓曲线E_2j上一顶点/的相似距离表示为：

求取特征序列和特征序列的模糊共性片段的长度H[i][j]，定义模糊系数δ为下标i和j允许的最大间隔距离，即两个特征序列间允许出现不同特征值情况的次数，通过模糊系数δ可以控制两个特征序列的匹配精度；定义断裂面轮廓曲线E_1i和断裂面轮廓曲线E_2j的相似度为：

计算轮廓分段曲线E_1i和轮廓分段曲线E_2j的相似度，由于一个碎块可能会有多个断裂面，因此算法会先计算一对碎块的任意两个断裂面间的相似度，选择相似度最高的断裂面进行下一步的对齐拼接。

2.根据权利要求1所述的基于最大相似度匹配的三维碎块的重组复原方法，其特征是，所述步骤2中的计算断裂面轮廓曲线上的邻域面积，基于邻域面积来描述断裂面轮廓曲线的凹凸性质，采用以下方法，S_r(p)表示为断裂面轮廓曲线上一点p的邻域面积，p点的邻域A是一个以p为圆心r为半径的圆形区域，记为A_r(p)；积分函数f(x)是一个示性函数，当点x在轮廓曲线外侧时f(x)＝1，当点x在轮廓曲线内侧时f(x)＝0；断裂面轮廓曲线上一点p的邻域面积S_r(p)表示为：

S_r(p)的几何意义是圆形区域A_r(p)在断裂面轮廓曲线外侧部分的面积，也被称为邻域面积；S_r(p)的值与轮廓曲线在点p附近的凹凸程度有关，与r的大小成正比，而且A_r(p)内部的噪声点对的S_r(p)大小没有影响，可见S_r(p)反映了点p邻域内断裂面轮廓曲线的凹凸程度；当点p为凸顶点时，当点p为凹顶点时，/当点p为平面顶点时，//