[发明专利]一种圆锥面拟合方法、装置、计算机设备和存储介质

权利要求书

1.一种圆锥面拟合方法，其特征在于，所述方法包括：

将锥形物体的三维圆锥面点云数据中所有点的法向量映射到高斯球，获得映射点集合；其中，所述映射点集合呈现形状为圆形；

根据所述映射点集合计算映射圆点集平面方程，并根据所述映射圆点集平面方程计算映射圆平面的法线，获得圆锥面的轴线方向向量；

根据所述三维圆锥面点云数据中每个点的单位法向量和所述轴线方向向量，计算所述三维圆锥面点云数据中每个点的锥面张角；

在所述锥面张角满足第一预设条件时，确定所述三维圆锥面点云数据中对应点为有效点；

根据所述有效点的锥面张角计算所述圆锥面的圆锥张角；

通过任意三个不共线的有效点的坐标和法向量确定三个有效平面，并计算三个有效平面的交点，获得所述圆锥面的顶点；

根据所述圆锥面的轴线方向向量、圆锥张角和顶点，确定所述锥形物体的圆锥面参数；

其中，所述通过任意三个不共线的有效点的坐标和法向量确定三个有效平面，并计算三个有效平面的交点，获得所述圆锥面的顶点，包括：

获取任意三个不共线的有效点的坐标和法向量；

根据所述任意三个不共线的有效点的坐标和法向量，计算有效平面方程；根据所述有效平面方程确定有效平面，三个所述不共线的有效点的有效平面不平行；

根据所述有效平面方程，计算所述有效平面的交点；

根据所述交点和所述轴线方向向量，计算第一直线方程；

计算所述交点到所述三个不共线的有效点的向量，获得三个不共线的圆锥面向量；

根据每个所述圆锥面向量与所述第一直线方程，计算每个所述圆锥面向量对应的第二夹角；

当每个所述第二夹角与所述圆锥张角的差值均小于第三阈值时，将所述交点确定为所述圆锥面的顶点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据锥形物体的三维圆锥面点云数据中所有点的法向量映射到高斯球，获得映射点集合之前，包括：

获取锥形物体的三维点云数据；

去除所述三维点云数据中的干扰点，获得预处理后的三维点云数据；

根据所述预处理后的三维点云数据通过点云包围盒分割方法，获得三维圆锥面点云数据。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将锥形物体的三维圆锥面点云数据中所有点的法向量映射到高斯球，获得映射点集合，包括：

计算锥形物体的三维圆锥面点云数据中每个点的单位法向量；

将所述每个点的单位法向量进行高斯映射，获得单位球面上的三维点；

其中，所有单位球面上的三维点的集合为映射点集合。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述映射点集合计算映射圆点集平面方程，并根据所述映射圆点集平面方程计算映射圆平面的法线，获得圆锥面的轴线方向向量，包括：

通过滤波算法去除所述映射点集合中的孤立噪点，获得滤波点集合；

根据所述滤波点集合通过基于距离的聚类算法，获得非噪点集合；

根据所述非噪点集合，计算映射圆点集平面方程；

根据所述映射圆点集平面方程计算映射圆平面的法线，获得圆锥面的轴线方向向量。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述非噪点集合，计算映射圆点集平面方程，包括：

根据所述非噪点集合通过最小二乘法计算初始平面方程，并根据所述初始平面方程确定初始平面；

根据所述初始平面方程计算所述非噪点集合中每个点到所述初始平面的距离；

过滤所述非噪点集合中所述距离大于第一阈值的点，并重复根据所述非噪点集合通过最小二乘法计算初始平面方程，并根据所述初始平面方程确定初始平面，根据所述初始平面方程计算所述非噪点集合中每个点到所述初始平面的距离的步骤，每次重复计算初始平面方程时更新第一阈值，第一阈值等比率缩小；

在所述非噪点集合计算得到的初始平面方程相对前一次不再变化或者达到预设重复次数上限时，将所述初始平面方程确定为映射圆点集平面方程。