[发明专利]一种拱轴线提取方法及装置

权利要求书

1.一种拱轴线提取方法，其特征在于，包括：

获取拱圈的三维点云模型，所述拱圈为拱桥中的任意一个拱圈；

基于预设的拱轴线方程、点云数据集及距离容差向量对所述三维点云模型进行拱轴线提取，得到至少两个目标拱轴线；其中，所述拱轴线方程包括圆弧线拱方程、抛物线拱方程和悬链线拱方程中的至少一个；所述点云数据集为从所述三维点云模型中选取的多个点云数据组成的数据集；所述距离容差向量表示为u＝[u₁,u₂,…,u_m]，向量u的长度为m，向量u表示提取拱轴线时需对所述拱轴线方程进行m次拟合，u₁为0，u₂到u_m逐渐减小，m为大于等于2的整数；

将所述至少两个目标拱轴线中精度最高的目标拱轴线确定为提取结果。

2.根据权利要求1所述的拱轴线提取方法，其特征在于，若所述拱轴线方程为圆弧线拱方程、抛物线拱方程和悬链线拱方程中的任意一个，则所述基于预设的拱轴线方程、点云数据集及距离容差向量对所述三维点云模型进行拱轴线提取，得到至少两个目标拱轴线，包括：

基于所述点云数据集及距离容差向量对所述拱轴线方程进行m次拟合，得到m个目标拱轴线，所述m个目标拱轴线为每次拟合得到的目标拱轴线的集合。

3.根据权利要求2所述的拱轴线提取方法，其特征在于，所述将所述至少两个目标拱轴线中精度最高的目标拱轴线确定为提取结果，包括：

将所述m个目标拱轴线中第m次拟合得到的目标拱轴线确定为提取结果。

4.根据权利要求1所述的拱轴线提取方法，其特征在于，若所述拱轴线方程包括圆弧线拱方程、抛物线拱方程和悬链线拱方程中的至少两个，则所述基于预设的拱轴线方程、点云数据集及距离容差向量对所述三维点云模型进行拱轴线提取，得到至少两个目标拱轴线，包括：

基于所述点云数据集及距离容差向量对各所述拱轴线方程分别进行m次拟合，得到至少两个第m次拟合得到的目标拱轴线。

5.根据权利要求4所述的拱轴线提取方法，其特征在于，所述基于所述点云数据集及距离容差向量对各所述拱轴线方程分别进行m次拟合，得到至少两个第m次拟合得到的目标拱轴线，包括：

步骤1、对于每个所述拱轴线方程，利用第1个数据集，采用最小二乘法对所述拱轴线方程进行拟合，得到第1次提取的拱轴线，所述第1个数据集为所述点云数据集；

步骤2、计算所述三维点云模型中所有的点云数据到所述第1次提取的拱轴线的距离，将距离大于u₂的点云数据剔除，并将剩下的点云数据组成的数据集作为提取拱轴线的第2个数据集；

步骤3、将所述第2个数据集替代步骤1中的第1个数据集，重复执行步骤1和步骤2，直至得到至少两个目标拱轴线，所述目标拱轴线为第m个数据集对应的第m次提取的目标拱轴线。

6.根据权利要求5所述的拱轴线提取方法，其特征在于，所述将所述至少两个目标拱轴线中精度最高的目标拱轴线确定为提取结果，包括：

基于预设提取精度指标算法从所述至少两个目标拱轴线中确定精度最高的目标拱轴线；

将所述精度最高的目标拱轴线确定为提取结果。

7.根据权利要求1-6任一项所述的拱轴线提取方法，其特征在于，所述基于预设的拱轴线方程、点云数据集及距离容差向量进行拱轴线提取，得到至少两个目标拱轴线，之前包括：

对处于第一坐标系的所述三维点云模型进行坐标系转换，得到位于第二坐标系的所述三维点云模型，其中，所述第二坐标系的X轴、Y轴和Z轴分别与所述拱桥的顺桥向、横桥向及竖桥向一致。