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日期:2025-07-03 11:30 浏览次数: 作者:来高科技
提高三维空间分析效率:点到直线距离计算的新视角 分享到:
 

导言

 

 

在三维视觉系统中,几何关系的度量是理解和处理空间数据的基础。其中,点到直线的距离计算在多种关键任务中扮演着重要角色。无论是在三维重建后的结构分析、特征线提取,还是在误差评估与模型对齐中,判断某一点是否靠近某条已知空间直线,都是基础而又高频的操作。

尤其在点云数据处理场景中,常常需要从成千上万的空间点中筛选出接近某几何约束(如直线、平面、圆等)的点集,以进行进一步拟合或分割。此时,通过点到直线距离的优化计算,可快速完成特征提取、噪声剔除与结构理解。

此外,为追求效率,在实际计算中通常采用“平方距离”而非开方后的真实距离值,以减少浮点开销,同时保留相对精度。这种方式广泛用于点云直线检测、边界分析、线段拟合等三维视觉任务,为算法的实时性与稳定性提供了有力支撑

具体步骤

1

在点到直线计算之前,先把程序的大致框架搭好

2

获取选中拟合直线的3D点云

3

拟合直线

4

获取框选中需要计算距离的3D点云

5

计算每一个3D点云到直线的距离

源码示例

以下是一个简化的代码示例,展示了如何在三维视觉系统中实现点到直线距离的计算过程

#include "pch.h"

int main()

{

//启动techlego程序

auto r = techlego::am::create_techlego_process2(LR"(C:\Program Files\Techlego\Techlego\Techlego.exe)", SW_SHOW);

if (r == techlego::create_process_result::m_failed)

return 0;

//通过IP端口创建协议

auto protocol = techlego::create_binary_protocol(L"localhost", 5252);

//通过协议创建客户端

bin::stack_object<techlego::h_scan3d_client> object_info;

bin::h_stack client(object_info(alloca(object_info)), protocol);//对象放在栈上的方法,作为局域变量,比放在堆上分配快一些,但alloca不能放到循环里,导致栈溢出

//auto client = techlego::h_scan3d_client::make_unique(protocol);//对象放在堆上,可以替代上面两行

auto buffer = techlego::h_buffer::make_shared();

/// 获取选中的点云

auto pos6f = client->get_select_points(*buffer);

techlego::pos6d plane;

/// 拟合直线,this:输出直线上的点和单位方向

double err = plane.fit_line(pos6f);

if (err == -1)

{

std::cerr << "选中点云不足2个" << std::endl;

return -1;

}

/// 获取选中的点云

auto pos = client->get_select_points(*buffer);

for (int i = 0;i < pos.size();i++)

{

//计算三维空间中点到直线的距离平方。

double dist = std::sqrt(plane.point_line_square_dist(pos[i]));

std::cout << "点到直线的距离:" << dist << std::endl;

}

return 0;

}

总结

本文探讨了在三维视觉系统中计算点到直线距离的重要性及其应用场景,包括三维重建、特征线提取、误差评估和模型对齐等方面。此外,还介绍了如何通过优化算法来加速这一过程,特别是利用平方距离代替直接计算距离的方法,以提高计算效率。最后,提供了一个简化版的代码示例,演示了从三维点云中选择点集并计算其到拟合直线距离的具体实现方式。这些技术不仅提升了三维数据分析的速度和准确性,也为后续的特征提取和结构理解奠定了基础。

 
 

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