一种巷道点云中心线自动提取方法技术

本发明专利技术提供一种巷道点云中心线自动提取方法，涉及巷道施工检测技术领域。包括：通过三维激光扫描，采集巷道的点云数据；根据采集的巷道点云数据，通过平移旋转建立巷道点云朝向右手坐标系；将点云在XOY和XOZ平面以给定分辨率进行投影栅格化为图像；对栅格化图像进行滤波删除离散点，并提取初始中心线；对初始中心线进行滤波，删除提取错误的线段；将两张二维巷道中心线对齐，通过坐标转换计算中心线XYZ坐标。本发明专利技术能够自动提取巷道中心线，不再需要任何的先验信息，并且操作过程无需或仅需少量人工干预，自动化程度高，此外，将提取巷道中心线转化为两幅二维巷道图像中心线提取问题，降低了巷道点云中心线提取的难度，具有较好的实用性。实用性。实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种巷道点云中心线自动提取方法


[0001]本专利技术涉及巷道施工检测
，特别是一种巷道点云中心线自动提取方法。

技术介绍

[0002]目前在巷道施工检测
内，对于巷道点云中心线的提取有多种方法，但目前的提取方法存在诸多问题，例如：
[0003]专利《CN202110867862.7隧道点云中心线自动提取和三角网构建方法》，根据所获取的隧道点云数据，给出隧道上一点以及隧道初始方向，可根据一定步长对隧道点云进行切分，取得一定宽度的剖面点云，计算该点云的凸包点，然后对凸包上的点均匀采样，然后计算所有采样点的中心并推算下一剖面，自动计算出整条隧道的中心线。但该方法需要先验知识即隧道上的初始点和初始方向。
[0004]专利《CN202110156355.1一种圆形隧道结构中心线提取方法》，该方法基于扫描点云提取的轨面中心线或者设计结构中心线为基准，通过设置点云区间提取间隔实现隧道点云区间划分，将点云区间转化为二维点云并去噪，利用点云区间对应轨面中心线或设计结构中心线的重心、方向向量和投影向量，计算每个区间的结构中心点，连接形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种巷道点云中心线自动提取方法，其特征在于，所述巷道点云中心线自动提取方法包括：步骤100：通过三维激光扫描巷道，采集所述巷道的点云数据；步骤200：根据所述点云数据，通过旋转平移将所述点云数据的坐标系转换到所述巷道的坐标系下；步骤300：将巷道坐标系下的点云数据，在XOY和XOZ平面以给定分辨率进行投影栅格化为对应的XOY图像、XOZ图像；步骤400：对所述XOY图像、所述XOZ图像进行滤波，删除离散点，并提取初始中心线，分别得到XOY平面巷道初始中心线，XOZ平面巷道初始中心线；步骤500：对所述XOY平面巷道初始中心线，所述XOZ平面巷道初始中心线进行过滤，删除生成错误的线段，分别得到XOY平面巷道优化中心线图像、XOZ平面巷道优化中心线图像；步骤600：根据所述XOY平面巷道优化中心线图像、所述XOZ平面巷道优化中心线图像，通过坐标转换生成所述巷道点云中心线的XYZ坐标。2.根据权利要求1所述的巷道点云中心线自动提取方法，其特征在于，步骤200：根据所述点云数据，通过旋转平移将所述点云数据的坐标系转换到所述巷道的坐标系下，具体包括：根据所述点云数据，计算得到点云的质心；根据所述质心，确定所述点云的平移向量；根据所述平移向量，将所述点云进行平移，以使得所述质心位于所述巷道坐标系下的原点；根据所述点云数据的坐标系，结合平移后质心位于所述巷道坐标系下的原点的点云，将所述点云数据的坐标系转换到所述巷道的坐标系下。3.根据权利要求2所述的巷道点云中心线自动提取方法，其特征在于，根据所述点云数据的坐标系，结合平移后质心位于所述巷道坐标系下的原点的点云，将所述点云数据的坐标系转换到所述巷道的坐标系下，包括：所述点云平移后，通过主成分分析法，确定所述点云的前三主成分；定义所述前三主成分中第一主成分作为点云坐标系下X轴方向；定义所述前三主成分中第二主成分作为点云坐标系下Y轴方向；定义所述前三主成分中第三主成分作为点云坐标系下Z轴方向；通过线性空间基的转换公式确定所述点云的旋转矩阵；根据所述第一主成分、所述第二主成分、所述第三主成分，结合所述点云的旋转矩阵，通过平移旋转所述云数据的坐标系，得到所述云数据在所述巷道坐标系下的新坐标。4.根据权利要求1所述的巷道点云中心线自动提取方法，其特征在于，步骤300：将巷道坐标系下的点云数据，在XOY和XOZ平面以给定分辨率进行投影栅格化为对应的XOY图像、XOZ图像，具体包括：在XOY平面上，确定所述点云的X坐标范围和Y坐标范围，以确定所述点云在所述XOY平面上的投影范围；在XOZ平面上，确定所述点云的X坐标范围和Z坐标范围，以确定所述点云在所述XOZ平面上的投影范围；
以所述给定分辨率，结合所述点云在所述XOY平面上的投影范围、所述点云在所述XOZ平面上的投影范围，对所述巷道坐标系下的点云数据，进行投影栅格化为对应的XOY图像、XOZ图像。5.根据权利要求4所述的巷道点云中心线自动提取方法，其特征在于，步骤400：对所述XOY图像、所述XOZ图像进行滤波，删除离散点，并提取初始中心线，分别得到XOY平面巷道初始中心线，XOZ平面巷道初始中心线，具体包括：对所述XOY图像、所述XOZ图像使用开曲线算法进行滤波，过滤删除巷道两侧离散点；提取滤波后XOY图像、XOZ图像的初始中心线，分别得到所述XOY平面巷道初始中心线，所述XOZ平面巷道初始中心线。6.根据权利要求4所述的巷道点云中心线自动提取方法，其特征在于，步骤500：对所述XOY平面巷道初始中心线，所述XOZ平面巷道初始中心线进行过滤，删除生成错误的线段，分别得到XOY平面巷道优化中心线图像、XOZ平面巷道优化中心线图像，具体包括：确定所述XOY平面巷道初始中心线，所述XOZ平面巷道初始中心线分别对应图像中属于节点的像素，所述节点为图像中所有线段的起点和终点；根据所述节点，追踪确定所述XOY平面巷道初始中心线，所述XOZ平面巷道初始中心线分别对应图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘峰，张浩源，李犇，毛善君，李鑫超，
申请(专利权)人：北京龙软科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：