[發(fā)明專利]一種針對彎曲骨架型對象三維點云的廣義圓柱投影方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710206525.4
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN107180409B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設計）人: 藍秋萍;李子寬;李嘉;鄧輝
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06T3/00
• 分類號: G06T3/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李曉靜

1.一種針對彎曲骨架型對象三維點云的廣義圓柱投影方法，其特征在于，該投影方法適用于彎曲方向和彎曲幅度較為穩(wěn)定的骨架對象點云，包含如下步驟：

S1，在一段彎曲方向一致的骨架對象點云中，確定起始橫斷面和終止橫斷面；

S2，根據(jù)起始橫斷面和終止橫斷面建立與對象整體彎曲形態(tài)一致的投影參考模型R，該模型包括一個參考軸L、一個以L為中心軸的圓柱坐標系C、和一條該坐標系C下的參考骨架線其中參考軸L為起始橫斷面和終止橫斷面的交線，起始橫斷面的中心點為A點，終止橫斷面的中心點為B點，參考骨架線為以A為起點，繞軸L勻速螺旋上升直至B點的參考骨架線；所述圓柱坐標系C的創(chuàng)建過程為：分別計算起始斷面中心點A和終止斷面中心點B在直線L上的垂足A’、B’，定義經(jīng)過A點且垂直于L的平面為S_⊥，A’是S_⊥與L的交點，也是A點在L上的垂足；以L為中心軸建立圓柱坐標系，A’是L軸的0值點，L軸以方向為正方向，S_⊥是過A’點的0值參考平面，B點在該參考面上的投影點是B_⊥；對于三維空間中的一點P，P’是P點在L上的垂足，P_⊥是P點在參考面S_⊥上的投影點；在該圓柱坐標系中，P點的坐標被定義為(ρ，α，l)，其中：ρ是點P到中心軸L的垂直距離，即：直線段PP’的長度；α是在S_⊥上的投影與的夾角，即：與的夾角；l是P到參考面S_⊥的垂直距離，即：直線L上P’與A’的距離；

S3，利用該投影參考模型R將點云中的所有點從三維歐氏坐標x，y，z轉換為二維投影坐標(α，β)，其中，α是點Q所在斷面與起始橫斷面S_A的夾角，β是點Q在以P為原點、以L為零方向的斷面內二維極坐標角。

2.如權利要求1所述的針對彎曲骨架型對象三維點云的廣義圓柱投影方法，其特征在于，所述步驟S1包含：

S1.1，根據(jù)起始端點云的坐標確定起始橫斷面中心點A，根據(jù)終止端點云的坐標確定終止橫斷面中心點B；

S1.2，根據(jù)起始端點云的法向確定起始端骨架線走向根據(jù)終止端點云的法向確定終止端骨架線走向

S1.3，將過點A且垂直于的平面確定為起始橫斷面S_A，將過點B且垂直與的平面確定為終止橫斷面S_B。

3.如權利要求1所述的針對彎曲骨架型對象三維點云的廣義圓柱投影方法，其特征在于，所述步驟S2包含：

S2.1，計算起始橫斷面S_A和終止橫斷面S_B的相交直線，該直線即為投影參考模型中的中心軸L，約定待投影點云的所有斷面都經(jīng)過中心軸L，即：任意一點所在的斷面是同時經(jīng)過該點和中心軸L的那個平面；

S2.2，建立以L為中心軸的圓柱坐標系C，并計算起始橫斷面中心點A和終止橫斷面中心點B在C中的坐標；

S2.3，在圓柱坐標系C中，確定從起始橫斷面中心點A出發(fā)、繞中心軸L勻速螺旋上升、直至終止橫斷面中心點B的參考骨架線

4.如權利要求1所述的針對彎曲骨架型對象三維點云的廣義圓柱投影方法，其特征在于，所述步驟S3包含：

S3.1，對于三維點云中的每一個點Q，計算其在圓柱坐標系C中的坐標(ρ_Q，α_Q，l_Q)，其中α_Q是點Q所在斷面與起始橫斷面S_A的夾角，也是該點經(jīng)過R投影后的α坐標值；

S3.2，對于三維點云中的每一個點Q，計算Q點所在斷面的參考中心點P，即：Q點所在斷面與參考骨架線的交點；

S3.3，對于三維點云中的每一個點Q，計算向量與中心軸L的夾角β，β是點Q在以P為原點、以L為零方向的斷面內二維極坐標角，也是該點經(jīng)過R投影后的β坐標值。