一种顾及桩体先验几何形态参数的点云数据滤波方法技术

一种顾及桩体先验几何形态参数的点云数据滤波方法，该方法为先以桩体几何参数为约束，利用点云数据构建拟合模型，借助最小二乘解算模型；再以构建的桩体模型为参考，采用统计滤波方法，消除远离桩体的异常点云，实现点云数据滤波，最终确定满足精度要求的柱桩顶面中心坐标以及柱间距。该方法采用桩体的先验形态信息为约束，通过拟合形态曲面来实现滤波，提高了桩体点云数据滤的效率和精度，对于高精度桩体形态复原及桩体定位具有重要的现实意义。

【技术实现步骤摘要】
一种顾及桩体先验几何形态参数的点云数据滤波方法
本专利技术涉及点云数据处理
，特别是一种顾及桩体先验几何形态参数的点云数据滤波方法。
技术介绍
海上风电、海上桥梁等海洋工程建设中，首先需要在海底打入柱桩，组成基础的工程支撑结构，在较深水域下还须水下连接两段桩体进行套桩。所以打桩后桩体的位置精度直接关系到工程实施及其安全性。水下桩体施工所在地离陆地较远，桩体顶面的水深值仍较大，桩体大部分被海水掩埋，难以借助常规地面上的电磁波测量原理对其精确定位，需借助水下声波定位技术，获得点云，恢复桩体的形状，进而对其进行测量定位。目前对桩体点云的滤波多采用统计分析方法，即根据打击到桩体面上点云数据的一致性，借助统计分析方法，实现异常点的剔除；该方法首先在被检测点的周围一定邻域范围内(如3x3或者5x5)框定所有测深点；然后计算这些测深点的平均值，再邻域内这些测深点的深度值减去该平均高程，得到邻域内所有测深点的深度偏差；再利用这些点的深度偏差得到均方根误差；对于被检测点，将该点测深值减去该平均值，得到该点偏差；若被检测点的偏差大于2倍或3倍的均方根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种顾及桩体先验几何形态参数的点云数据滤波方法，其特征在于：该方法为先以桩体几何参数为约束，利用点云数据构建拟合模型，借助最小二乘解算模型；再以构建的桩体模型为参考，采用统计滤波方法，消除远离桩体的异常点云，实现点云数据滤波。/n

【技术特征摘要】
1.一种顾及桩体先验几何形态参数的点云数据滤波方法，其特征在于：该方法为先以桩体几何参数为约束，利用点云数据构建拟合模型，借助最小二乘解算模型；再以构建的桩体模型为参考，采用统计滤波方法，消除远离桩体的异常点云，实现点云数据滤波。


2.根据权利要求1所述的顾及桩体先验几何形态参数的点云数据滤波方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：
(1)通过最小二乘法编程获取拟合圆柱面的7个参数，即
(x0，y0，z0)为圆柱轴线L上一点；
(l，m，n)为圆柱轴线L的方向向量；
r为圆柱的半径；
这七个参数可以确定一个圆柱方程：
(x-x0)2+(y-y0)2+(z-z0)2-r2＝(l(x-x0)+m(y-y0)+n(z-z0))2
圆柱上下底面用平面方程的法线式表示：
ax+by+cz+d＝0
式中(a，b，c)为平面法向量，d为原点至平面的距离，这四个参数可以确定一个平面；
(2)利用交点法或中心法拟合桩体圆柱面：
交点法为求取圆柱上底面的中心点即为圆柱轴线与上底面所在平面的交点，所求方法如下：
t＝(-d-ax0-by0-cz0)/(l*a+m*b+n*c)
x＝x0+t*l
y＝y0+t*m
z＝z0+t*n
式中，t是交点在轴线方程中的参数值，
(x，y，z)则是所求交点坐标；
中心法为充分考虑每一个柱顶面点云数据，采用均值法等权对柱体顶面中心进行拟合定位，建立如下公式：









式中，(x0，y0，z0)表示所求圆心坐标；(xi，yi，zi)为顶面点云坐标；n为柱顶面点云个数；
(3)根据步骤(2)中拟合的桩体圆...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘更，夏显文，范文博，练学标，董志芳，
申请(专利权)人：中交第三航务工程局有限公司江苏分公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32