[发明专利]基于点云数据快速计算复杂表面表面积的方法

权利要求书

1.一种基于点云数据快速计算复杂表面表面积的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.采用自适应的超体素分割算法将待计算的复杂表面的原始点云P_orig分割成一系列的小面片F_fac，对每个面片F_fac进行拟合，并将该面片上的点投影至对应的精确拟合的平面上；

步骤2.设F_porj为F_fac投影后的点云，对F_porj进行特别设计的刚体变换：以F_porj上的中心点为局部坐标系原点，以中心点与F_porj上第一个点的法向量为局部坐标系X轴，以F_porj的法向量为局部坐标系Z轴，以局部坐标系X轴与局部坐标系Z轴的叉积为局部坐标系Y轴，执行刚体变换，使F_porj法向量与整体坐标系Z轴平行；

步骤3.设F_porj经刚体变换后得到的点云为F_tran，经过刚体变换后，空间中具有任意姿态角的平面将与X-Y面平行，每个点的z坐标值都相同，然后提取F_tran中的边缘点F_bou；

步骤4.计算出F_bou的中心点p_cen，令为起始方向，对于F_bou中的任意一点p_bou，计算出由p_cen和p_bou确定的法向量再计算出与之间的夹角θ_i，将计算得到的θ_i按预定顺序排序并存储在θ_sort中，对应点的顺序也随之调整并存储在P_sort中，针对已排好序的边缘点P_sort，若两个相邻边缘点的距离大于一定阈值，则对其进行插值加密，对插值后的点重新排序，得到新的边缘点集合P_interp；

步骤5.对于P_interp中的任意两个相邻点pⁱ和p^j，均计算出由pⁱ、p^j和p_cen构成的三角形或扇形面积S_area，将所有面片内的所有三角形或扇形面积相加得到所述复杂表面的表面积S_all。

2.根据权利要求1所述的基于点云数据快速计算复杂表面表面积的方法，其特征在于：

其中，在步骤1的超体素分割过程中，将每个点的邻近点数目ε_k设置为20，若P_orig中平面结构特征占比达到50％以上，则将距离尺度ε_d设置为0.4～0.6m，否则将距离尺度ε_d设置为0.3～0.2m。