非对称拱形物体端点检测方案优化问询

我正在研究非对称拱形物体（如洞穴入口）的端点检测问题，目前基于Python结合Open3D与Trimesh库实现了一套方案，但作为领域新手，想请教是否存在更简洁高效的实现方式。

现有方案说明 #

注：最初尝试将点云拟合为悬链线、抛物线、三次曲线等曲线方程，但这类方法对非对称拱形的适配效果很差。

以目标模型为例，图中标记区域为需要检测的目标端点（配图描述：非对称拱形模型，明确标记出两个待检测的端点位置）。

假设拱形放置于X/Y平面，我的实现流程如下：

1. 利用Trimesh计算物体质心与尺寸
   通过Trimesh的定向包围盒（OBB）功能，获取物体的质心与尺寸：

import trimesh

mesh = trimesh.load('mesh_path')

obb = mesh.bounding_box_oriented
obb_transform = obb.primitive.transform
obb_extents = obb.primitive.extents

sorted_extents = sorted(obb_extents, reverse=True)
length, width, height = sorted_extents

2. 从质心发射射线检测无碰撞方向
   从质心出发，沿X、Y轴四个90度间隔方向发射长度等于物体最大尺寸的射线，找到未与模型碰撞的方向（配图描述：四条射线从质心向XY平面四个正/负方向发射，其中一条射线未与拱形模型发生碰撞）。
   代码实现：

import numpy as np

# 定义XY平面内四个90度间隔的射线方向
directions = [
    [1, 0, 0],  # X正方向
    [0, 1, 0],  # Y正方向
    [-1, 0, 0], # X负方向
    [0, -1, 0]  # Y负方向
]

# 射线长度设为OBB长宽的最大值
ray_length = max(length, width)

# 检查射线是否与网格碰撞
def check_collision(ray_origin, ray_direction):
    ray = trimesh.ray.ray_pyembree.RayMeshIntersector(mesh)
    locations, index_ray, index_tri = ray.intersects_location(
        ray_origins=[ray_origin],
        ray_directions=[ray_direction],
        multiple_hits=False)
    return len(locations) > 0

# 遍历所有方向，找到无碰撞的方向
non_colliding_direction = None
for direction in directions:
    ray_direction = np.array(direction) * ray_length
    if not check_collision(mesh.centroid, ray_direction):
        non_colliding_direction = direction
        break

if non_colliding_direction is not None:
    print(f"无碰撞方向: {non_colliding_direction}")
else:
    print("所有方向均与物体碰撞。")

（注：原代码中centroid变量未显式定义，此处修正为mesh.centroid）

3. 发射垂直射线获取目标端点
   找到无碰撞方向后，在该方向的包围盒边缘设置参考点，从该点发射两条与无碰撞射线垂直的反向射线，通过射线与模型的交点得到目标端点（配图描述：从包围盒边缘的参考点发射两条垂直于无碰撞方向的射线，射线与拱形模型的交点即为待检测的目标端点）。

咨询问题 #

目前这套方案可行但步骤繁琐，想请教是否有更简洁高效的实现方式，或者相关的优化思路？

内容的提问来源于stack exchange，提问作者GioM