点云数据配准方法、装置、设备以及存储介质制造方法及图纸

本申请公开了一种点云数据配准方法、装置、设备以及存储介质，属于隧道数据处理领域。通过获取隧道内壁表面的第一点云数据集与隧道内壁表面的几何特征；其中，所述第一点云数据由第一激光扫描设备对所述隧道内壁表面进行扫描得到；根据所述几何特征，从所述第一点云数据集中确定配准点云数据集；获得所述配准点云数据集对应的初始变换参数；根据所述初始变换参数，确定所述配准点云数据集的第一初始坐标，以获得配准后的第一点云数据集。由此，本申请利用隧道内壁表面具有的平面、规则曲面等几何特征的特点，对于存在大量背景及噪声的扫描点云能够提高配准稳定性，并提高配准精度及速度。速度。速度。

【技术实现步骤摘要】
点云数据配准方法、装置、设备以及存储介质


[0001]本申请涉及隧道数据处理领域，尤其涉及一种点云数据配准方法、装置、设备以及存储介质。

技术介绍

[0002]在对隧道进行施工时，会采用测量仪器对隧道内壁进行扫描测量，以保证施工的精确性。
[0003]目前，由于三维扫描仪具有数据采样率高、高分辨率、高精度以及数字化采集等优点，故通常采用三维激光扫描仪对隧道内壁进行测量，但由于激光扫描仪的视角限制，以及物体间的相互遮蔽，对范围较大、结构比较复杂的测量物体，通过单站扫描就很可能得不到物体的全部点云数据，因此需要在多个方向和角度设站，对一个物体进行多站扫描，才能得到完整的多视点云数据，但是不同测站获取的点云数据都是局域本测站的局部坐标系，其坐标原点和坐标轴的指向各不相同，故测得的点云数据不能作为一个连续的数据集。
[0004]申请内容
[0005]本申请的主要目的在于提供一种点云数据配准方法、装置、设备以及存储介质，旨在解决多站点测得的点云数据不能作为一个连续的数据集的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本申请提供一种点云数据配准方法，所述方法包括：
[0007]获取隧道内壁表面的第一点云数据集与隧道内壁表面的几何特征；其中，所述第一点云数据由第一激光扫描设备对所述隧道内壁表面进行扫描得到；
[0008]根据所述几何特征，从所述第一点云数据集中确定配准点云数据集；
[0009]获得所述配准点云数据集对应的初始变换参数；
[0010]根据所述初始变换参数，确定所述配准点云数据集的第一初始坐标，以获得配准后的第一点云数据集。
[0011]可选的，所述所述根据所述初始变换参数，确定所述配准点云数据集的初始位置，以获得配准后的第一点云数据集之后，所述方法还包括：
[0012]获取所述隧道内壁表面的第二点云数据集；其中，所述第二点云数据集由第二激光扫描设备对所述隧道内壁表面进行扫描得到，且所述第一激光扫描设备和所述第二激光扫描设备在所述隧道的轴向上彼此间隔开；
[0013]将前置转换参数作为当前转换参数；所述前置转换参数为所述配准后的第一点云数据集与所述第二点云数据集的初始坐标转换参数；
[0014]从所述配准后的第一点云数据集中，确定第一预设点，并根据所述当前转换参数进行转换，以获得第一转换预设点；
[0015]在所述第二点云数据集中选取出与所述第一转换预设点物理距离最近的第二预设点；
[0016]根据所述第一预设点与第二预设点，计算得到目标转换参数；
[0017]将所述第一预设点按照所述目标转换参数进行坐标转换，得到目标点；所述目标
点在所述第二点云数据集中，且所述目标点的坐标数据与所述第二预设点的坐标数据一致。
[0018]可选的，所述根据第一预设点与所述第二预设点，计算得到目标转换参数之后，所述方法还包括：
[0019]判断所述当前转换参数和所述目标转换参数的差值是否小于预设阈值；
[0020]若是，则执行所述将所述第一预设点按照所述目标转换参数进行坐标转换，得到目标点。
[0021]可选的，所述判断所述判断所述当前转换参数和所述目标转换参数的差值是否小于预设阈值之后，所述方法还包括：
[0022]若否，则将所述目标转换参数作为所述前置转换参数，根据所述目标转换参数更新所述当前转换参数，并返回执行所述将所述第一预设点按照所述当前转换参数进行转换，得到第一转换预设点的步骤，直至所述前置转换参数和所述目标转换参数的差值小于所述预设阈值。
[0023]可选的，所述将所述第一点云数据集中的第一预设点按照所述当前转换参数进行转换，得到第一转换预设点，包括：
[0024]将所述第一预设点以及所述当前转换参数根据公式一进行转换，得到所述第一转换预设点，其中，所述公式一包括：
[0025]q
i
＝R
k
‑1p
i
+T
k
‑1，
[0026]其中，q
i
为所述第一转换预设点，R
k
‑1和T
k
‑1为所述当前转换参数，p
i
为所述第一预设点，k为迭代次数，且k∈[1,n]。
[0027]可选的，所述根据所述第一预设点与所述第二预设点，计算得到目标转换参数，包括：
[0028]根据所述第一预设点、所述第二预设点以及公式二，得到最近点对距离，其中所述公式二包括：
[0029]D＝R
k
p
i
+T
k
‑
q
i
，
[0030]其中，R
k
和T
k
为所述目标转换参数，p
i
为所述第一预设点，q
i
为所述第二预设点，k为迭代次数，且k∈[1,n]；
[0031]对所述最近点对距离取最小度量，得到所述目标转换参数。
[0032]可选的，所述根据所述第一预设点以及所述第二预设点，计算得到目标转换参数，包括：
[0033]根据公式三对所述最近点对距离取最小度量，得到所述目标转换参数，其中，所述公式三包括：
[0034][0035]其中，e为自然常数，N为自然数，R
k
和T
k
为所述目标转换参数，p
i
为所述第一预设点，q
i
为所述第二预设点，k为迭代次数，且k∈[1,n]，min为最小值。
[0036]第二方面，本申请还提供一种点云数据处理装置，所述装置包括：
[0037]获取模块，用于获取隧道内壁表面的第一点云数据集与隧道内壁表面的几何特征；其中，所述第一点云数据由第一激光扫描设备对所述隧道内壁表面进行扫描得到；
[0038]确定模块，用于根据所述几何特征，从所述第一点云数据集中确定配准点云数据集；
[0039]第一获得模块，用于获得所述配准点云数据集对应的初始变换参数；
[0040]第二获得模块，用于根据所述初始变换参数，确定所述配准点云数据集的第一初始坐标，以获得配准后的第一点云数据集。
[0041]第三方面，本申请提供一种点云数据处理设备，包括：处理器，存储器以及存储在所述存储器中的点云数据配准程序，所述点云数据配准程序被所述处理器执行时实现上所述的点云数据配准方法的步骤。
[0042]第四方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，改程序被处理器执行时实现本申请任意实施例的点云数据配准方法。
[0043]本申请实施例提出的一种点云数据配准方法，通过获取隧道内壁表面的第一点云数据集与隧道内壁表面的几何特征；其中，所述第一点云数据由第一激光扫描设备对所述隧道内壁表面进行扫描得到；根据所述几何特征，从所述第一点云数据集中确定配准点云数据集；获得所述配准点云数据集对应的初始变换本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种点云数据配准方法，其特征在于，所述方法包括：获取隧道内壁表面的第一点云数据集与隧道内壁表面的几何特征；其中，所述第一点云数据集由第一激光扫描设备对所述隧道内壁表面进行扫描得到；根据所述几何特征，从所述第一点云数据集中确定配准点云数据集；获得所述配准点云数据集对应的初始变换参数；根据所述初始变换参数，确定所述配准点云数据集的第一初始坐标，以获得配准后的第一点云数据集。2.根据权利要求1所述的点云数据配准方法，其特征在于，所述根据所述初始变换参数，确定所述配准点云数据集的初始位置，以获得配准后的第一点云数据集之后，所述方法还包括：获取所述隧道内壁表面的第二点云数据集；其中，所述第二点云数据集由第二激光扫描设备对所述隧道内壁表面进行扫描得到，且所述第一激光扫描设备和所述第二激光扫描设备在所述隧道的轴向上彼此间隔开；将前置转换参数作为当前转换参数；所述前置转换参数为所述配准后的第一点云数据集与所述第二点云数据集的初始坐标转换参数；从所述配准后的第一点云数据集中，确定第一预设点，并根据所述当前转换参数进行转换，以获得第一转换预设点；在所述第二点云数据集中选取出与所述第一转换预设点物理距离最近的第二预设点；根据所述第一预设点与第二预设点，计算得到目标转换参数；将所述第一预设点按照所述目标转换参数进行坐标转换，得到目标点；所述目标点在所述第二点云数据集中，且所述目标点的坐标数据与所述第二预设点的坐标数据一致。3.根据权利要求2所述的点云数据配准方法，其特征在于，所述根据第一预设点与所述第二预设点，计算得到目标转换参数之后，所述方法还包括：判断所述当前转换参数和所述目标转换参数的差值是否小于预设阈值；若是，则执行所述将所述第一预设点按照所述目标转换参数进行坐标转换，得到目标点。4.根据权利要求3所述的点云数据配准方法，其特征在于，所述判断所述判断所述当前转换参数和所述目标转换参数的差值是否小于预设阈值之后，所述方法还包括：若否，则将所述目标转换参数作为所述前置转换参数，根据所述目标转换参数更新所述当前转换参数，并返回执行所述将所述第一预设点按照所述当前转换参数进行转换，得到第一转换预设点的步骤，直至所述前置转换参数和所述目标转换参数的差值小于所述预设阈值。5.根据权利要求2所述的点云数据配准方法，其特征在于，所述将所述第一点云数据集中的第一预设点按照所述当前转换参数进行转换，得到第一转换预设点，包括：将所述第一预设点以及所述当前转换参数根据公式一进行转换，得到所述第一转换预设点，其中，所述公式一包括：q
i
＝R
k
‑1p
i
+T

【专利技术属性】
技术研发人员：邹符良，朱朋刚，何文建，郭张锋，陈强，龙平兵，李昆阳，左智刚，唐海军，刘立峰，潘冬生，张军，
申请(专利权)人：中铁二十局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：