【技术实现步骤摘要】
基于射线法的隧道点云去噪方法及系统
[0001]本专利技术涉及隧道轮廓点云数据处理的
，特别是涉及基于射线法的隧道点云去噪方法及系统。
技术介绍
[0002]本部分的陈述仅仅是提到了与本专利技术相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。
[0003]目前，三维激光扫描技术作为一种新兴的先进视觉技术，凭借其高精度、高效率、高分辨率、全自动数字化采集、数据量丰富等特点被广泛应用于隧道监控量测和可视化数字管理。目前层出不穷的三维激光扫描仪测量精度不断提高，仪器成本不断降低，使得在很多领域的应用上已经可以替代全站仪的作用，能够基本满足隧道监控量测的精度要求。但也因为获取的点云数据过于丰富且存在大量噪点，所以在后期数据应用前需要进行点云滤波，去除噪点及不感兴趣的结构，如隧道内附属结构、车辆、行人等，此外，点云滤波效果的好坏将直接影响三维激光点云是否满足应用要求。
[0004]传统的针对隧道点云的去噪方法主要有拟合法、分割法、三角网法、机器学习法等，且均具有一定的局限性。基于几何形状拟合的隧道滤波去噪方法依赖于插值方法...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于射线法的隧道点云去噪方法，其特征是，包括：(1)基于三维激光扫描方式，获取隧道的原始点云数据；基于原始点云数据，构建隧道的三维点云数据模型；对隧道的三维点云数据模型进行去噪处理，去除隧道点云轮廓外的隧道点云离群点；(2)沿着隧道中轴线方向，将去噪后隧道的三维点云数据模型等间隔分割为若干个隧道点云切片；将每个切片的点云数据向切片中间横截面进行投影，得到隧道轮廓线，将隧道轮廓线视为轮廓提取对象；(3)构建隧道轮廓提取器，所述隧道轮廓提取器，首先对设计尺寸的衬砌轮廓按照设定比例进行放大，然后对放大后的隧道衬砌轮廓进行取点采样，采样密度按照最终拟获取的去噪后隧道点云密度设置，获得表征放大后隧道衬砌轮廓的点云数据，得到隧道轮廓提取器；(4)将隧道轮廓提取器与轮廓提取对象的几何中心点进行匹配；(5)由隧道轮廓提取器上的任意一点作为射线发出的原点，以轮廓提取对象的几何中心作为射线的目标点，在原点与目标点之间发射一条射线；(6)判断各射线方向隧道点云上是否存在点云采样点，如果否，则返回(4)，继续检测下一个轮廓提取对象，如果是，就将点云采样点保存，返回(5)更换原点坐标位置后，重新发射射线，重复(5)若干次直至不存在新的点云采样点，返回(4)检测下一个轮廓提取对象，最后将所有保存的点云采样点合并，得到去除隧道点云噪点的隧道点云数据。2.如权利要求1所述的基于射线法的隧道点云去噪方法，其特征是，基于三维激光扫描方式，获取隧道的原始点云数据；基于原始点云数据，构建隧道的三维点云数据模型，具体包括：使用三维激光雷达对隧道结构进行扫描作业，获取既有隧道结构的点云数据，得到隧道结构的三维点云数据模型，并为隧道结构三维点云建立局部坐标系。3.如权利要求1所述的基于射线法的隧道点云去噪方法，其特征是，对隧道的三维点云数据模型进行去噪处理，去除隧道点云轮廓外的隧道点云离群点，具体包括：基于点云中所有点的距离的高斯分布，设置均值和方差，去除隧道点云明显离群噪点。4.如权利要求1所述的基于射线法的隧道点云去噪方法，其特征是，沿着隧道中轴线方向，将去噪后隧道的三维点云数据模型等间隔分割为若干个隧道点云切片，具体包括：对隧道点云数据进行笛卡尔坐标系内位姿调整：调整隧道点云位姿使隧道断面轮廓平行于XOY面，隧道点云延伸沿Z坐标轴方向；计算隧道点云数据的最小包围盒，获取最小包围盒在Z坐标轴上的极值Z
min
和Z
max
，设置隧道点云切片的厚度delta，相邻切片的间隙为gap，对隧道点云数据的最小包围盒，沿隧道延伸方向进行切片剖分，得到若干个隧道点云切片。5.如权利要求1所述的基于射线法的隧道点云去噪方法，其特征是，将每个切片的点云数据向切片中间横截面进行投影，得到隧道轮廓线，将隧道轮廓线视为轮廓提取对象，具体包括：在获取每个切片后，将每个切片内的点云数据点分别向切片的中间横截面进行降维投影，将每个切片内的所有点云数据点的Z轴坐标转换为对应切片中心的Z轴坐标，将获得隧道点云切片投影视为隧道轮廓线，将隧道轮廓线将作为轮廓提取对象。
6.如权利要求1所述的基于射线法的隧道点云去噪方法，其特征是，构建隧道轮廓提取器，具体包括：对隧道原始设计尺寸的隧道轮廓，按照设定比例进行整...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘健，崔立桩，解全一，张田涛，吕高航，周立志，罗宏正，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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