一种隧道钢拱架点云间距及变形提取方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种隧道钢拱架点云间距及变形提取方法及系统，包括：获取隧道钢拱架施工点云P1，拟合出底面点云所在平面，并获取点云P在所述平面投影的平面点云P2；根据所述平面点云P2拟合直线，并得出直线方向向量；计算拟合直线与某一坐标轴的夹角，对所述点云P1进行旋转，得到与某一坐标轴平行的隧道钢拱架施工点云P3；根据点云P3中每一个点的法向量计算其各个轴向的分量来设置阈值提取钢拱架点云；运用聚类算法分割得到单片钢拱架点云，根据每两个相邻的单片拱架点云之间的距离计算隧道钢拱架的间距。本发明专利技术方法具有良好的鲁棒性，能很好地提取钢拱架点云并得到毫米级误差的点云间距，适用于隧道施工质量监测当中。适用于隧道施工质量监测当中。适用于隧道施工质量监测当中。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道钢拱架点云间距及变形提取方法及系统


[0001]本专利技术涉及隧道工程施工
，尤其涉及一种隧道钢拱架点云间距及变形提取方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]公路隧道施工属地下作业，施工隐蔽性大，存在多种风险因素，易导致隧道施工过程中险情频发。由于施工进度过快或质量不合格等因素都可能会导致重大隧道灾害事故的发生。如果不重视对于隧道钢拱架支护的施工质量监测，在进行建设的过程中便容易出现安置的钢拱架间距不合格或者拱架扭曲现象，从而影响到整体建设的安全和建设质量的提升。
[0004]目前，在隧道钢拱架施工中往往存在以下问题：
[0005](1)钢拱架安不准确，间距偏差大。其中，间距过小会浪费钢材从而增加施工成本，而间距过大会使初期支护刚度不够,导致支护变形甚至失稳。
[0006](2)钢拱架扭曲变形严重，从而无法发挥应有的支护作用导致支护变形。
[0007]因此，为了保障隧道初期支护强度以及施工人员的生命安全，对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道钢拱架点云间距及变形提取方法，其特征在于，包括：获取隧道钢拱架施工点云P1，拟合出底面点云所在平面，并获取点云P在所述平面投影的平面点云P2；根据所述平面点云P2拟合直线，并得出直线方向向量；计算拟合直线与某一坐标轴的夹角，对所述点云P1进行旋转，得到与某一坐标轴平行的隧道钢拱架施工点云P3；根据点云P3中每一个点的法向量计算其各个轴向的分量来设置阈值提取钢拱架点云；运用聚类算法分割得到单片钢拱架点云，根据每两个相邻的单片拱架点云之间的距离计算隧道钢拱架的间距。2.如权利要求1所述的一种隧道钢拱架点云间距及变形提取方法，其特征在于，运用聚类算法分割得到单片钢拱架点云之后，对单片钢拱架点云进行拟合，提取单片钢拱架点云中的变形。3.如权利要求2所述的一种隧道钢拱架点云间距及变形提取方法，其特征在于，对单片拱架点云拟合空间三维圆环点云，计算单片拱架点云的中线点云；计算中线点云中每一点到三维圆环点云的最小距离，将距离超出设定阈值的点标记为变形点。4.如权利要求1所述的一种隧道钢拱架点云间距及变形提取方法，其特征在于，拟合底面点云所在平面时，通过循环迭代使平面距离阈值小于D且离群值的期望概率满足Ex，以保证拟合出的平面与原地面在同一平面；其中D和Ex均为预先设定的参数。5.如权利要求1所述的一种隧道钢拱架点云间距及变形提取方法，其特征在于，根据所述平面点云P2拟合直线，具体包括：对平面点云P2进行切片，取得各个切片的中点；对切片中点所组成的点云的两端进行离群点去除，然后采用RANSAC算法将各个切片的中点拟合出直线。6.如权利要求1所述的一种隧道钢拱架点云间距及变形提取方法，其特征在于，根据点云P3中每一个点的法向量计算其各个轴向的分量来设置阈值提取钢拱架点云；具体包括：计算点云P3中每一个点的法向量，并获得沿隧道轴向方向的法向量分量；提取法向量分量属于某一设定值域ε的点云，得到钢拱架点云。7.如权利要求1所述的一种隧道钢拱架点云间距...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘健，张田涛，罗宏正，王凯，崔立桩，李心秋，周立志，郑广顺，丁猛，解全一，
申请(专利权)人：山东高速基础设施建设有限公司，
类型：发明
国别省市：