[发明专利]一种基于剖切面几何特征的圆柱面点云拟合方法

权利要求书

1.一种基于剖切面几何特征的圆柱面点云拟合方法，包括：

步骤1，变电站圆柱体设备点云数据处理；

步骤2，计算圆柱体截面椭圆方程；

步骤3，计算圆柱体半径与轴线方向向量；

步骤4，计算圆柱体轴线长度，拟合圆柱。

2.根据权利要求1所述的基于剖切面几何特征的圆柱面点云拟合方法，其特征在于：步骤1中以某一维度坐标分量对点云进行排序与切割整合，具体方式为：

步骤1.1，排序数据点，以数据点的三维坐标任意一维坐标为对象进行排序，使得坐标点能以升序或降序的方式有序排列，避免在后续切割步骤中，切割平面过于集中，影响拟合精度，降低了拟合结果的可信性，同时便于后续计算圆柱轴线的长度；

步骤1.2，点云切割整合，将排序好的点云数据进行切割整合，选择的切割面需参考排序的坐标，如排序时选择按x轴的坐标进行排序，根据设备的工作精度、与到目标对象之间的距离设定切割平面、整合距离等参数，确立点云切割整合的规则，此过程可一定程度弥补平面上的点不足带来的拟合精度差问题。

3.根据权利要求1所述的基于剖切面几何特征的圆柱面点云拟合方法，其特征在于：步骤2以最小二乘法对圆柱点云进行分组拟合，具体方式为：

步骤2.1，点云分组，基于步骤1中的切割平面将整合后的点云依次分组，每组点云数据对应一个需要拟合的椭圆对象，避免点云之间互相杂糅，影响拟合精度；

步骤2.2，拟合椭圆，根据步骤2.1中分组的点云数据依次使用最小二乘法拟合椭圆，得到每个椭圆方程的系数参数。

4.根据权利要求1所述的基于剖切面几何特征的圆柱面点云拟合方法，其特征在于：步骤3中建立椭圆几何中心点与圆柱轴线方向、椭圆短半轴长度与圆柱半径之间的联系，具体方式为：

步骤3.1，计算圆柱半径长度，根据拟合的椭圆方程系数，计算每组椭圆的短半轴长度，求平均值，最后根据圆柱半径等于椭圆短半轴这一特征计算出圆柱体的半径长度；

步骤3.2，计算圆柱轴线上的点，根据拟合的椭圆方程系数，计算出每组椭圆的几何中心点坐标，根据椭圆几何中心点位于圆柱轴线上的点这一特征，并结合切割平面的方程，确定轴线上的点坐标值；

步骤3.3，计算圆柱轴线方向向量，将步骤3.2中确定的轴线上的点坐标均分为两组，分别求各组点坐标的平均值，减小误差，得到两个点的坐标值，依据这两个点坐标唯一确定轴线方向向量。

5.根据权利要求1所述的基于剖切面几何特征的圆柱面点云拟合方法，其特征在于：步骤4根据排序后的点坐标确定拟合圆柱的长度，具体方式为：

步骤4.1，确定圆柱体高度，以步骤1.1中得到的排序后的数据点为对象，分别取排序坐标分量的最大值点与最小值点，以圆柱轴线为法向量，根据点法式方程计算两个底面之间的距离；

步骤4.2，拟合圆柱，根据计算出的轴线方向、圆柱体半径、圆柱体长度唯一确定所需要拟合的圆柱体。