[发明专利]一种快速精确计算砂石球体类似度的算法

权利要求书

1.一种快速精确计算砂石球体类似度的算法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、扫描砂石颗粒获取单个砂石颗粒的三维扫描图像,单个砂石颗粒的三维扫描图像由若干三角形单元围成；

S2、根据三角形单元的三维坐标计算砂石颗粒的体积G；

S3、以砂石颗粒的三维扫描图像内的任意一点作为初始球心，以初始球心距离三维扫描图像表面的最大距离作为初始半径R₀，以初始球心形成初始半径为R₀的外接球，外接球与三维扫描图像的表面形成若干交点；

S4、初始球心指向外接球与三维扫描图像的表面的交点的向量叠加，单位化后形成位移矢量，初始球心沿位移矢量方向移动得到新的球心，新的球心距离三维扫描图像的表面的最大距离作为新的半径R’₀，以新的球心形成半径为R’₀的新的外接球，新的外接球与三维扫描图像的表面形成若干交点；

S5、重复步骤S4进行迭代，直至新的外接球的半径R’₀收敛速度至设定值，外接球的半径R’₀收敛速度至设定值时，计算砂石颗粒的球体类似度Y，

2.根据权利要求1所述的一种快速精确计算砂石球体类似度的算法，其特征在于，所述步骤S3中，以初始球心的三维坐标距离三维扫描图像表面的最大距离作为初始半径R₀。

3.根据权利要求2所述的一种快速精确计算砂石球体类似度的算法，其特征在于，所述步骤S3中，计算初始半径R₀时计算初始球心三维坐标的极值平均值为初始圆心坐标。

4.根据权利要求1所述的一种快速精确计算砂石球体类似度的算法，其特征在于，所述步骤S1中还包括对砂石颗粒的清洗和干燥，待清洗、干燥完成后扫描砂石颗粒以获取单个砂石颗粒的三维扫描图像。

5.根据权利要求1所述的一种快速精确计算砂石球体类似度的算法，其特征在于，所述步骤S1中采用三维激光扫描仪对砂石颗粒进行扫描。

6.根据权利要求1所述的一种快速精确计算砂石球体类似度的算法，其特征在于，所述步骤S4中，位移矢量其中，X₀为初始球心的横坐标，Y₀为初始球心的纵坐标，Z₀为初始球心的竖坐标，X’_i为初始球心形成的外接球与三维扫描图像的表面第i个交点的横坐标，Y’_i为初始球心形成的外接球与三维扫描图像的表面第i个交点的纵坐标，Z’_i为初始球心形成的外接球与三维扫描图像的表面第i个交点的竖坐标，k为初始球心形成的外接球与三维扫描图像的表面交点的数量。

7.根据权利要求1所述的一种快速精确计算砂石球体类似度的算法，其特征在于，在位移矢量反方向上初始球心距离三维扫描图像的表面的距离为L，初始球心沿位移矢量方向移动距离为d，其中n的初始值为1，迭代过程中若R’₀相比与上一次的R’₀增大，则n的数值加1，且维持上一次迭代结果。

8.根据权利要求1所述的一种快速精确计算砂石球体类似度的算法，其特征在于，∑d(A₀A₁A₂A₃)表示三维扫描图像各个面上三角形各取一个正向行列式的和。