[发明专利]一种岩石断面光学扫描无序点云有序化处理方法

权利要求书

1.一种岩石断面光学扫描无序点云有序化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)采用光学扫描仪对岩石断裂面进行光学扫描，得到岩石断裂面系列点在坐标系o-xyz中的x、y、z坐标；导出扫描数据，得到岩石断裂面点云文件；其中，x坐标方向为岩石试样长度方向，y坐标方向为岩石试样宽度方向，z坐标为点云文件中点的高度；

2)读取点云文件，将点云的数据赋值给数组Original；其中，所述数组Original的第一列为点云x坐标，第二列为点云y坐标，第三列为点云z坐标；

3)遍历数组Original的第一列和第二列，查找x、y坐标的最大值和最小值，按公式(1)计算得到点云在x方向的长度x_width和y方向的长度y_width；

式中，x_max为x坐标的最大值，x_min为x坐标的最小值，y_max为y坐标的最大值，y_min为y坐标的最小值；

4)调整扫描数据与实际试样的偏差并重新调整坐标，使试样中心坐标为零；并按公式(2)计算调整后的x坐标x_afteramend和调整后的y坐标y_afteramend；

式中，specimenxlength为试样在x方向的长度；specimenylength为试样在y方向的长度；x_ratio为试样在x方向的长度specimenxlength与扫描点云在x方向的长度x_width的比值；y_ratio为试样在y方向长度y_afteramend与扫描点云在y方向的长度y_width的比值；

5)将调整后的点坐标记入数组Amend；其中，所述数组Amend的第一列为调整后的x坐标x_afteramend，第二列为调整后的y坐标y_afteramend，第三列为x、y坐标对应点的z坐标；

6)选取计算范围；遍历数组Amend，若第i行表示的点在计算范围内，则将数组Amend的第i行写入数组Calculatearea；其中，所述计算范围为一个以试样中心为坐标原点，以x、y坐标定义的矩形区域；这个矩形区域的x坐标最小值为mincalculatex，x坐标最大值为maxcalculatex，y坐标最小值为mincalculatey，y坐标最大值为maxcalculatey；

7)根据有序点云采样间隔进行线性插值，得到采样点的z坐标，并写入数组Final；其中，所述数组Final共xsamplingnumber行、ysamplingnumber列；xsamplingnumber为有序点云在x方向的采样数量，ysamplingnumber为有序点云在y方向的采样数量；xsamplingnumber和ysamplingnumber的值利用公式(3)计算得到：

式中，xsamplingstep为有序点云在x方向的采样间隔，ysamplingstep为有序点云在y方向的采样间隔；

步骤7)所述线性插值的实现方法为：

7-1)按公式(4)计算有序点云第i行第j列采样点的坐标(samplingx，samplingy)；其中，

7-2)按公式(5)计算点云中各点在xoy平面内的投影与采样点在xoy平面内的投影之间的距离D；并将点的x，y，z坐标和距离D分别写入数组Distance第1到第4列；其中，

7-3)遍历数组Distance，查找数组第4列中的最小值，将对应点记为点A；并记录点A的x、y、z坐标和在Distance数组中的行号R_A；将数组Distance赋值给数组InterDistance，赋给数组InterDistance中第4列第R_A行一个大值；

7-4)遍历数组InterDistance，查找数组第4列中的最小值，将对应点记为点B；并记录点B的x、y、z坐标和在InterDistance数组中的行号R_B；赋给数组InterDistance中第4列第R_B行一个大值；

7-5)检查采样点、点A和点B的x坐标以及y坐标；若点B的x坐标和y坐标与点A的x坐标和y坐标都相同，则重复步骤7-4)，直至点B与点A的x坐标或y坐标不同；

7-6)遍历数组InterDistance，查找数组第4列中的最小值，将对应点记为点C；并记录点C的x、y、z坐标和在InterDistance数组中的行号R_C；赋给数组InterDistance中第4列第R_C行一个大值；

7-7)分别计算以采样点、点A、点B，采样点、点B、点C，采样点、点C、点A为顶点的三个三角形在xoy平面内投影面积S1、S2和S3，计算以点A、点B和点C为顶点的三角形在xoy平面内的投影面积S；

7-8)若S＝0或S1+S2+S3≠S，则重复步骤7-6)和7-7)，直至S＞0且S1+S2+S3＝S；

7-9)求解同时过点A、点B和点C的平面方程；

7-10)将采样点的x、y坐标带入步骤7-9)所述平面方程，求解采样点的z坐标；

7-11)将步骤7-10)所述采样点的z坐标写入数组Final的第i行第j列；

7-12)重复步骤7-1)到7-11)计算下一个采样点的z坐标，直至最后一个采样点；数组Final内的数据即为x方向间隔为xsampling，y方向间隔为ysampling的有序点的z坐标。