本发明专利技术提供了一种隧道点云法线方向调整方法、装置、设备及可读存取介质，涉及工程测量技术领域，包括：获取隧道原始点云，并对隧道原始点云进行预处理和添加索引得到点云数据；基于预设的分段算法将点云数据进行分段与段内细分，并提取得到隧道顶点数据；将隧道顶点数据进行邻域搜索和法线夹角平均值计算得到种子点，并根据z轴方向对种子点的法线进行一致性调整；根据种子点、预设的领域最小夹角算法和预设的数组标记策略建立法线调整数学模型，将点云数据作为法线调整数学模型的输入值得到调整结果。本发明专利技术的有益效果为：通过结合隧道点云自身特征，采用隧道壁顶点与z轴方向一致，确保了种子点法线方向的正确性。确保了种子点法线方向的正确性。确保了种子点法线方向的正确性。
【技术实现步骤摘要】
隧道点云法线方向调整方法、装置、设备及可读存取介质
[0001]本专利技术涉及工程测量
，具体而言，涉及一种隧道点云法线方向调整方法、装置、设备及可读存取介质。
技术介绍
[0002]随着激光扫描设备的发展，点云数据在隧道测量中得到了广泛地应用，点云法线作为点云数据的基本几何属性，在隧道点云配准、点云分割和点云重建中发挥着极其重要作用，为了便于后续的处理，需要对法线方向进行调整，使所有点云的法线都指向点云的同一侧，该过程称之为点云法线方向全局一致性调整，因而对隧道点云法线方向全局一致性调整引起了国内外众多学者的广泛关注。传统的点云法线方向全局一致性调整方法主要包括直接定向法、最小生成树法、光度立体视觉法和曲面重建法，上述方法并未充分利用隧道点云的自身特性，需要较多的操作如平坦区域计算、先验知识或者采样等操作，增加了额外的计算量与操作的时间与空间复杂度，降低了工程化应用的效率与稳健性。现需要一种基于邻域最小夹角传播的隧道点云法线方向调整方法及装置，确保了点云法线调整前进方向的平稳性，在奇异情况下方向调整的正确性，进而降低了算法的时间与空间复杂度，提高了点云法线方向全局一致性调整的效率。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的在于提供一种隧道点云法线方向调整方法、装置、设备及可读存取介质，以改善上述问题。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：第一方面，本申请提供了一种隧道点云法线方向调整方法，包括：获取隧道原始点云，并对所述隧道原始点云进行预处理和添加索引得到点云数据；基于预设的分段算法将所述点云数据进行分段与段内细分，并提取得到隧道顶点数据；将所述隧道顶点数据进行邻域搜索和法线夹角平均值计算得到种子点，并根据z轴方向对种子点的法线进行一致性调整；根据所述种子点、预设的领域最小夹角算法和预设的数组标记策略建立法线调整数学模型，将所述点云数据作为所述法线调整数学模型的输入值得到调整结果。
[0004]第二方面，本申请还提供了一种隧道点云法线方向调整装置，包括：获取模块，用于获取隧道原始点云，并对所述隧道原始点云进行预处理和添加索引得到点云数据；分析模块，基于预设的分段算法将所述点云数据进行分段与段内细分，并提取得到隧道顶点数据；提取模块，用于将所述隧道顶点数据进行邻域搜索和法线夹角平均值计算得到种子点，并根据z轴方向对种子点的法线进行一致性调整；
调整模块，用于根据所述种子点、预设的领域最小夹角算法和预设的数组标记策略建立法线调整数学模型，将所述点云数据作为所述法线调整数学模型的输入值得到调整结果。
[0005]第三方面，本申请还提供了一种隧道点云法线方向调整设备，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现所述隧道点云法线方向调整方法的步骤。
[0006]第四方面，本申请还提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述基于隧道点云法线方向调整方法的步骤。
[0007]本专利技术的有益效果为：一、本专利技术通过结合隧道点云自身特征，采用隧道壁顶点与z轴方向一致，确保了种子点法线方向的正确性；二、本专利技术基于邻域最小夹角传播的方法，邻域最小夹角传播能确保点云法线调整前进方向的平稳性，克服了传统方法需要分类、计算复杂且不鲁棒的缺点；三、本专利技术利用邻域最小夹角判断与标记的策略，构建了一套针对点云法线方向全局一致性调整方法的传播方法，每个点仅需进行一次判断即可完成定向，大大提高了点云法线方向全局一致性调整的效率。
[0008]本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术实施例了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0009]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0010]图1为本专利技术实施例中所述的隧道点云法线方向调整方法流程示意图;图2为本专利技术实施例中所述的隧道点云法线方向调整装置结构示意图；图3为本专利技术实施例中所述的隧道点云法线方向调整设备结构示意图。
[0011]图中标记：1、获取模块；2、分析模块；21、第一处理单元；22、第一计算单元；23、第二计算单元；24、第二处理单元；3、提取模块；31、第三处理单元；32、第四处理单元；33、第三计算单元；331、第四计算单元；332、第一判断单元；333、第二判断单元；4、调整模块；41、第五处理单元；42、第六处理单元；43、第五计算单元；431、第八处理单元；432、第九处理单元；433、第六计算单元；434、第十处理单元；44、第七处理单元；800、隧道点云法线方向调整设备；801、处理器；802、存储器；803、多媒体组件；804、I/O接口；805、通信组件。
具体实施方式
[0012]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例
中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0013]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本专利技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0014]实施例1：如图1所示，本实施例提供了一种隧道点云法线方向调整方法。
[0015]参见图1，图中示出了本方法包括步骤S100、步骤S200、步骤S300和步骤S400。
[0016]步骤S100、获取隧道原始点云，并对隧道原始点云进行预处理和添加索引得到点云数据。
[0017]可以理解的是本步骤中通过激光扫描设备对隧道内进行扫描得到无序点云，并添加索引得到点云数据，其点云索引为，其中为点云数。
[0018]步骤S200、基于预设的分段算法将点云数据进行分段与段内细分，并提取得到隧道顶点数据。
[0019]可以理解的是本步骤中考虑到实际隧道铺设道路并非绝对水平，铺设道路高程是变化的，因此单纯的采用段内统计最大值只会局限在高程最大值处，其表现为集中在段内隧道某一端，无法保证其均匀性，故而需要采用段内细分。需要说明的是，步骤S200包括步骤S210、步骤S220、步骤S230和步骤S2本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种隧道点云法线方向调整方法，其特征在于，包括：获取隧道原始点云，并对所述隧道原始点云进行预处理和添加索引得到点云数据；基于预设的分段算法将所述点云数据进行分段与段内细分，并提取得到隧道顶点数据；将所述隧道顶点数据进行邻域搜索和法线夹角平均值计算得到种子点，并根据z轴方向对种子点的法线进行一致性调整；根据所述种子点、预设的领域最小夹角算法和预设的数组标记策略建立法线调整数学模型，将所述点云数据作为所述法线调整数学模型的输入值得到调整结果。2.根据权利要求1所述的隧道点云法线方向调整方法，其特征在于，所述基于预设的分段算法将所述点云数据进行分段与段内细分，并提取得到隧道顶点数据，包括：根据所述点云数据计算得到x轴方向长度和y轴方向长度，并选取所述x轴方向长度和所述y轴方向长度中最大值的方向作为扫描前进方向；根据所述点云数据、所述扫描前进方向和预设的分段算法计算得到分段结果；根据所述分段结果和预设的段内细分算法计算得到段内细分结果；筛选所述段内细分结果中每个细分段内所有点的z轴方向最大值并进行降噪处理得到隧道顶点数据。3.根据权利要求1所述的隧道点云法线方向调整方法，其特征在于，将所述隧道顶点数据进行邻域搜索和法线夹角平均值计算得到种子点，并根据z轴方向对种子点的法线进行一致性调整，包括：根据所述点云数据构建搜索树，并基于邻域搜索算法对所述隧道顶点数据进行邻域搜索得到邻域点云数据；根据所述邻域点云数据计算得到法线夹角平均值数据，并筛选出所述法线夹角平均值数据中的最小值，将所述最小值对应的点作为种子点；将所述种子点按照z轴方向一致调整法线方向。4.根据权利要求1所述的隧道点云法线方向调整方法，其特征在于，根据所述种子点、预设的领域最小夹角算法和预设的数组标记策略建立法线调整数学模型，将所述点云数据作为所述法线调整数学模型的输入值得到调整结果，包括：基于所述点云数据建立标记数组并对所述标记数组进行初始化处理，初始化后的所述标记数组的索引项与所述点云数据的索引项相互对应；基于所述种子点对所述标记数组进行初始化处理得到初始标记数组，所述初始标记数组包括已标记索引项和未标注索引项，所述已标记索引项包括所述种子点对应的索引项；对所述点云数据进行k近邻域搜索和法线夹角计算得到优先级队列；根据优先级队列的顺序对对应的所述点云数据进行传递调整，并将所述初始标记数组中对应的未标记索引项更改为已标记索引项，直到所述初始标记数组中所有的未标记索引项均更改为已标记索引项则完成调整。5.一种隧道点云法线方向调整装置，其特征在于，包括：获取模块，用于获取隧道原始点云，并对所述隧道原始点云进行预处理和添加索引得到点云数据；分析模块，基于预设的分段算...
【专利技术属性】
技术研发人员：周清华，杨璟林，李纯，刘改，黄文超，韩广晖，张轩，
申请(专利权)人：中铁工程设计咨询集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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