一种基于三维点云的拉索索力识别方法、设备及存储介质技术

本发明专利技术涉及点云数据处理技术领域，具体是涉及一种基于三维点云的拉索索力识别方法、设备及存储介质。本发明专利技术首先对用于表示拉索上各点位置的三维点云数据进行降维预处理，得到各点位置的二维数据。然后根据各点位置的二维数据，计算任意两个点之间的水平跨度和高程差。最后根据水平跨度、高程差和各点位置的二维数据以及拉索的重力，计算出拉索上任意两点之间所受到的外界拉力。从上述分析可知，本发明专利技术直接通过三维点云数据计算出拉索上各点所收到的外界拉力，而三维点云数据的获取不需要借助于安装在拉索上的仪器，从而降低了测量拉索拉力的难度。力的难度。力的难度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于三维点云的拉索索力识别方法、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及点云数据处理
，具体是涉及一种基于三维点云的拉索索力识别方法、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]目前斜拉桥索力的测试方法主要有液压表法、测索伸长量法、压力传感器法、磁通量法和振动频率法等。液压表法和测索伸长量法一般仅用于拉索张拉施工过程中的索力测量，无法测量已张拉完毕的拉索。压力传感器法由于压力传感器的售价昂贵、自身重量大，需在施工阶段预先埋置，而且输出的结果存在偏移，因而限制了这种方法在索力检测和长期监测中的应用。磁通量法需要事先测定拉索材料特性并在拉索内放置小型电磁传感器，才可用于测量施工过程中和成桥的索力。振动频率法的测试结果准确程度非常依赖测试者的经验，并受到索长、两端约束、索的抗弯刚度和垂度以及其他外部因素的影响。从上述分析可知，现有技术在测量拉索索力(拉索所受到的外界拉力)时，需要将测量仪器放置到拉索上才能测量其所受到的拉力，从而提高测量难度。
[0003]综上所述，现有的拉索索力测量方法提高了测量难度。
[0004]因此，现有技术还有待改进和提高。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于三维点云的拉索索力识别方法、设备及存储介质，解决了现有的拉索索力测量方法提高了测量难度的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种基于三维点云的拉索索力识别方法，其中，包括：
[0008]对拉索的三维点云数据进行预处理，得到拉索的二维数据，所述三维点云数据用于表征所述拉索上各点的三维坐标信息；
[0009]依据所述拉索的二维数据，得到所述拉索在水平方向的水平跨度和在竖直方向上的高程差；
[0010]依据所述水平跨度、所述高程差、所述拉索的重力和所述拉索的二维数据，得到所述拉索的拉力值。
[0011]在一种实现方式中，所述对拉索的三维点云数据进行预处理，得到拉索的二维数据，所述三维点云数据用于表征所述拉索上各点的三维坐标信息，包括：
[0012]确定所述拉索的其中一个端部在另一个端部所在水平面的投影，记为投影点；
[0013]依据所述两端部坐标和所述投影点的坐标，建立所述拉索的平面方程；
[0014]将所述拉索的三维点云数据投影至所述平面方程所在的平面，得到拉索的预选二维数据；
[0015]依据所述预选二维数据，构建所述拉索的拟合曲线；
[0016]从所述预选二维数据中选取位于所述拟合曲线上的二维数据，得到所述拉索的最
终二维数据。
[0017]在一种实现方式中，所述依据所述拉索的二维数据，得到所述拉索在水平方向的水平跨度和在竖直方向上的高程差，包括：
[0018]确定所述拉索的二维数据中的所述拉索上的各点的二维数据，各点的二维数据用于表征各点在二维坐标系中的坐标；
[0019]依据所述拉索上的各点的二维数据，确定所述拉索上的任意两点之间的水平跨度和高程差。
[0020]在一种实现方式中，所述拉索的重力为所述拉索单位长度上的自重，所述依据所述水平跨度、所述高程差、所述拉索的重力和所述拉索的二维数据，得到所述拉索的拉力值，包括：
[0021]依据所述拉索的重力和所述水平跨度之积与构建的拉力参数之比，得到第一角度；
[0022]确定所述高程差与所述水平跨度之比，记为第一比值；
[0023]确定所述第一角度和所述第一比值之积与所述第一角度的双曲正弦函数之比，记为第二比值；
[0024]依据所述第二比值的反双曲正弦函数与所述第一角度，得到第二角度；
[0025]依据所述第二角度、所述第一角度、所述拉索上任意两点之间的所述水平跨度、所述拉索的重力、所述拉索上任意两点的坐标，构建关于所述拉力参数的拉索模型；
[0026]通过求解所述拉索模型中的所述拉力参数，得到所述拉索上任意两点之间的拉力值。
[0027]在一种实现方式中，所述拉力参数为水平分拉力参数，所述依据所述第二角度、所述第一角度、所述拉索上任意两点之间的所述水平跨度、所述拉索的重力、所述拉索上任意两点的坐标，构建关于所述拉力参数的拉索模型，包括：
[0028]确定所述第一角度与所述拉索上任意两点的横坐标之积与所述水平跨度的比值，记为第三比值；
[0029]依据所述第二角度的双曲余弦函数、所述第三比值的双曲余弦函数、所述第二角度、所述拉力参数与所述重力的比值、所述拉索上任意两点的纵坐标，构建关于所述拉力参数的拉索模型。
[0030]在一种实现方式中，所述拉力值为水平方向上的拉力值，所述通过求解所述拉索模型中的所述拉力参数，得到所述拉索上任意两点之间的拉力值，之后还包括：
[0031]确定所述第三比值与所述第二角度之差的反双曲正弦函数的负值，记为正切值；
[0032]依据所述正切值的反正切函数，得到所述拉索上任意两点构成的直线相对水平方向的倾角；
[0033]依据水平方向上的拉力值和所述倾角，得到所述拉索上任意两点之间的沿着所述拉索切线方向上的拉力值。
[0034]在一种实现方式中，所述依据水平方向上的拉力值和所述倾角，得到所述拉索上任意两点之间的沿着所述拉索切线方向上的拉力值，包括：
[0035]建立所述拉索上任意两点的二维数据关于水平方向上的拉力参数的回归模型；
[0036]将所述拉力参数所对应的拉力设定值输入至所述回归模型；
[0037]将输入所述拉力设定值的所述回归模型进行一阶泰勒展开，得到一阶泰勒展开式；
[0038]依据所述一阶泰勒展开式，得到所述拉索位于水平方向上的最终拉力值；
[0039]依据所述最终拉力值，修正所述倾角；
[0040]依据修正之后的所述倾角，得到所述拉索上任意两点之间的沿着所述拉索切线方向上的最终拉力值。
[0041]在一种实现方式中，还包括：
[0042]将所述拉索的最终二维数据所对应的点作为控制点；
[0043]依据所述控制点，创建所述拉索的三维曲线；
[0044]将所述三维曲线进行设定方向的偏移，得到若干偏移之后的所述三维曲线；
[0045]依据若干偏移之后的所述三维曲线，构建所述拉索的BIM模型。
[0046]第二方面，本专利技术实施例还提供一种终端设备，其中，所述终端设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的基于三维点云的拉索索力识别程序，所述处理器执行所述基于三维点云的拉索索力识别程序时，实现上述所述的基于三维点云的拉索索力识别方法的步骤。
[0047]第三方面，本专利技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有基于三维点云的拉索索力识别程序，所述基于三维点云的拉索索力识别程序被处理器执行时，实现上述所述的基于三维点云的拉索索力识别方法的步骤。
[0048]有益效果：本专利技术首先对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于三维点云的拉索索力识别方法，其特征在于，包括：对拉索的三维点云数据进行预处理，得到拉索的二维数据，所述三维点云数据用于表征所述拉索上各点的三维坐标信息；依据所述拉索的二维数据，得到所述拉索在水平方向的水平跨度和在竖直方向上的高程差；依据所述水平跨度、所述高程差、所述拉索的重力和所述拉索的二维数据，得到所述拉索的拉力值。2.如权利要求1所述的基于三维点云的拉索索力识别方法，其特征在于，所述对拉索的三维点云数据进行预处理，得到拉索的二维数据，所述三维点云数据用于表征所述拉索上各点的三维坐标信息，包括：确定所述拉索的其中一个端部在另一个端部所在水平面的投影，记为投影点；依据所述两端部坐标和所述投影点的坐标，建立所述拉索的平面方程；将所述拉索的三维点云数据投影至所述平面方程所在的平面，得到拉索的预选二维数据；依据所述预选二维数据，构建所述拉索的拟合曲线；从所述预选二维数据中选取位于所述拟合曲线上的二维数据，得到所述拉索的最终二维数据。3.如权利要求1所述的基于三维点云的拉索索力识别方法，其特征在于，所述依据所述拉索的二维数据，得到所述拉索在水平方向的水平跨度和在竖直方向上的高程差，包括：确定所述拉索的二维数据中的所述拉索上的各点的二维数据，各点的二维数据用于表征各点在二维坐标系中的坐标；依据所述拉索上的各点的二维数据，确定所述拉索上的任意两点之间的水平跨度和高程差。4.如权利要求1所述的基于三维点云的拉索索力识别方法，其特征在于，所述拉索的重力为所述拉索单位长度上的自重，所述依据所述水平跨度、所述高程差、所述拉索的重力和所述拉索的二维数据，得到所述拉索的拉力值，包括：依据所述拉索的重力和所述水平跨度之积与构建的拉力参数之比，得到第一角度；确定所述高程差与所述水平跨度之比，记为第一比值；确定所述第一角度和所述第一比值之积与所述第一角度的双曲正弦函数之比，记为第二比值；依据所述第二比值的反双曲正弦函数与所述第一角度，得到第二角度；依据所述第二角度、所述第一角度、所述拉索上任意两点之间的所述水平跨度、所述拉索的重力、所述拉索上任意两点的坐标，构建关于所述拉力参数的拉索模型；通过求解所述拉索模型中的所述拉力参数，得到所述拉索上任意两点之间的拉力值。5.如权利要求4所述的基于三维点云的拉索索力识别方法，其特征在于，所述拉力参数为水平分拉力参数，所述依据所述第二角度、所述第一角度、所述拉索上任意两点之间的所述水平跨度、所述拉索的重力、所述拉索上任意两点的坐标，构建关于所述拉...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳成荫，任立辰，韩喜双，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：