【技术实现步骤摘要】
本申请涉及图像数据处理，具体涉及一种地质调查过程中三维建模方法。
技术介绍
1、在对山地的地质调查过程中，需要对边坡的危岩结构进行调查，目前常见的调查数据采集方式就是通过无人机对边坡进行点云数据进行采集，并通过三维模型重构的方式获取山地边坡的三维数据。由于三维点云中存在着对象多样，形态复杂，对象互相遮叠等问题，在进行三维模型重构前，需要对获得的三维点云数据进行预处理，在预处理过程中，重要的一步是点云去噪。在对地面模型进行三维模型重构时，常采用布料模拟滤波算法滤除非地面点。然而传统的布料模拟滤波算法是模拟的布料在地面上的放置关系，构建数学模型完成滤波操作的，在面对较大坡度的地面时，滤波效果较差；进而技术人员通过后处理的方式，对得到的布料模拟滤波算法的输出进行再次处理，使其能够贴紧陡峭的地形。
2、但是该后处理方法只适用于地面中因为地面坑洼造成的陡峭地形点云数据修正，而山地边坡的点云数据多为陡峭的点云数据，容易产生较多噪声点，用该后处理方法会导致布料模拟滤波算法得到的可移动点云数据点大量落在噪声点上，无法获得好的滤波效果。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种地质调查过程中三维建模方法，以解决现有的问题。
2、本专利技术的一种地质调查过程中三维建模方法采用如下技术方案：
3、本专利技术一个实施例提供了一种地质调查过程中三维建模方法，该方法包括以下步骤：
4、采集山地边坡的点云数据，将各点云数据点记为模型点；获取山地边
5、将采集的点云数据输入布料模拟滤波算法进行处理，处理结果包括各可移动、不可移动点云数据点，以及对应的三维坐标、对应的模型点；根据不可移动点云数据点之间的邻域及三维坐标差异得到各不可移动点云数据点的局部最大坡角误差比例；通过均值插值算法结合不可移动点云数据点的局部最大坡角误差比例获取可移动点云数据点的局部最大坡角误差比例；根据局部最大坡角误差比例、最大坡角及各不可移动点云数据点之间的关系得到各可移动点云数据点的后处理阈值坡角；根据可移动点云数据点的邻域及后处理阈值坡角得到各可移动点云数据点的动态后处理阈值；
6、根据各可移动点云数据点的动态后处理阈值及与对应模型点的高度差得到非噪声模型点；结合非噪声模型点及布料模拟滤波算法完成三维模型建模。
7、优选的，所述根据土质摩擦系数得到山地边坡的最大坡角，具体包括：将土质摩擦系数的反正切函数作为山地边坡的最大坡角。
8、优选的，所述根据不可移动点云数据点之间的邻域及三维坐标差异得到各不可移动点云数据点的局部最大坡角误差比例，具体包括：
9、根据不可移动点云数据点之间的三维坐标得到任意两个不可移动点云数据点之间的斜率；
10、根据邻域内不可移动点云数据点的拟合平面得到各不可移动点云数据点的最大局部平面斜率；
11、在不可移动点云数据点p的邻域内，计算各不可移动点云数据点与不可移动点云数据点p之间的斜率的反正切函数值；将所有所述反正切函数值的和值作为不可移动点云数据点p的延模拟布料网格方向的计算坡角；计算不可移动点云数据点p的最大局部平面斜率的反正切函数的计算结果；将所述计算坡角与所述计算结果之间的比值作为不可移动点云数据点p的局部最大坡角误差比例。
12、优选的，所述根据不可移动点云数据点之间的三维坐标得到任意两个不可移动点云数据点之间的斜率，具体包括：
13、计算任意两个不可移动点云数据点在水平面上的欧氏距离；计算任意两个不可移动点云数据点的高度差；将所述高度差与所述欧氏距离之间的比值作为任意两个不可移动点云数据点之间的斜率。
14、优选的，所述根据邻域内不可移动点云数据点的拟合平面得到各不可移动点云数据点的最大局部平面斜率，具体包括：
15、在不可移动点云数据点p的邻域内，将所有不可移动点云数据点通过最小二乘法进行平面拟合，得到拟合平面方程，其中为各不可移动点云数据点的坐标，与为拟合平面方程的参数；将参数与参数的平方和的平方根作为不可移动点云数据点p的最大局部平面斜率。
16、优选的，所述根据局部最大坡角误差比例、最大坡角及各不可移动点云数据点之间的关系得到各可移动点云数据点的后处理阈值坡角，表达式为：
17、
18、式中，是可移动点云数据点q的后处理阈值坡角；是可移动点云数据点q的局部最大坡角误差比例；是山地边坡的最大坡角；是生成模拟布料模型时的网格边长；是可移动点云数据点q和对应的模型点之间的高度差；是可移动点云数据点q的邻域内的平均计算坡角。
19、优选的，所述可移动点云数据点q的邻域内的平均计算坡角，具体包括：
20、将各可移动点云数据点按顺序依次计算邻域内的后处理阈值坡角；计算可移动点云数据点q的后处理阈值坡角时，邻域内的平均计算坡角为：
21、在邻域内，计算所有不可移动点云像素点的延模拟布料网格方向的计算坡角的和值，获取已计算后处理阈值坡角的所有可移动点云像素点的后处理阈值坡角的和值；获取所述计算坡角的和值与所述后处理阈值坡角的和值的平均值；将所述平均值作为可移动点云数据点q的邻域内的平均计算坡角。
22、优选的，所述根据可移动点云数据点的邻域及后处理阈值坡角得到各可移动点云数据点的动态后处理阈值，具体包括：
23、按预设顺序计算各可移动点云数据点的动态后处理阈值，动态后处理阈值的表达式为：
24、
25、式中，是第q个可移动点云数据点的动态后处理阈值；是第q个可移动点云数据点的后处理阈值坡角的正切值；是生成模拟布料模型时的网格边长；是第q个可移动点云数据点8邻域内的已计算动态后处理阈值的可移动点云数据点个数；是第q个可移动点云数据点8邻域内中，第b个已计算的可移动点云数据点的动态后处理阈值。
26、优选的，所述根据各可移动点云数据点的动态后处理阈值及与对应模型点之间的高度差得到非噪声模型点，具体为：
27、获取各可移动点云数据点与对应模型点之间的高度差；若所述高度差小于等于各可移动点云数据点的动态后处理阈值，则将各可移动点云数据点对应的模型点作为非噪声模型点。
28、优选的，所述结合非噪声模型点及布料模拟滤波算法完成山地边坡的地面三维模型建模，具体为：
29、将对应模型点为非噪声模型点的可移动点云数据点，平移到对应模型点上，标记为不可移动点云数据点，完成后处理；将经过后处理的点云数据点作为布料模拟滤波算法的输入，布料模拟滤波算法的输出为山地边坡的地面三维模型。
30、本专利技术至少具有如下有益效果：
31、本专利技术通过采集山地边坡的点云数据，获取布料模拟滤波算法中的各不可移动点云数据点，计算该点到其邻域中各不可移动点云数据点之间的斜率得到该点的延布料模拟模型网格方向的计算坡角，与不可移动点云数据点的拟合平面的倾斜角度本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种地质调查过程中三维建模方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种地质调查过程中三维建模方法，其特征在于，所述根据土质摩擦系数得到山地边坡的最大坡角，具体包括：将土质摩擦系数的反正切函数作为山地边坡的最大坡角。
3.如权利要求1所述的一种地质调查过程中三维建模方法，其特征在于，所述根据不可移动点云数据点之间的邻域及三维坐标差异得到各不可移动点云数据点的局部最大坡角误差比例，具体包括：
4.如权利要求3所述的一种地质调查过程中三维建模方法，其特征在于，所述根据不可移动点云数据点之间的三维坐标得到任意两个不可移动点云数据点之间的斜率，具体包括：
5.如权利要求3所述的一种地质调查过程中三维建模方法，其特征在于，所述根据邻域内不可移动点云数据点的拟合平面得到各不可移动点云数据点的最大局部平面斜率，具体包括：
6.如权利要求3所述的一种地质调查过程中三维建模方法，其特征在于，所述根据局部最大坡角误差比例、最大坡角及各不可移动点云数据点之间的关系得到各可移动点云数据点的后处理阈值坡角，表达式为：>
7.如权利要求6所述的一种地质调查过程中三维建模方法，其特征在于，所述可移动点云数据点q的邻域内的平均计算坡角，具体包括：
8.如权利要求1所述的一种地质调查过程中三维建模方法，其特征在于，所述根据可移动点云数据点的邻域及后处理阈值坡角得到各可移动点云数据点的动态后处理阈值，具体包括：
9.如权利要求1所述的一种地质调查过程中三维建模方法，其特征在于，所述根据各可移动点云数据点的动态后处理阈值及与对应模型点之间的高度差得到非噪声模型点，具体为：
10.如权利要求1所述的一种地质调查过程中三维建模方法，其特征在于，所述结合非噪声模型点及布料模拟滤波算法完成山地边坡的地面三维模型建模，具体为：
...【技术特征摘要】
1.一种地质调查过程中三维建模方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种地质调查过程中三维建模方法，其特征在于，所述根据土质摩擦系数得到山地边坡的最大坡角，具体包括：将土质摩擦系数的反正切函数作为山地边坡的最大坡角。
3.如权利要求1所述的一种地质调查过程中三维建模方法，其特征在于，所述根据不可移动点云数据点之间的邻域及三维坐标差异得到各不可移动点云数据点的局部最大坡角误差比例，具体包括：
4.如权利要求3所述的一种地质调查过程中三维建模方法，其特征在于，所述根据不可移动点云数据点之间的三维坐标得到任意两个不可移动点云数据点之间的斜率，具体包括：
5.如权利要求3所述的一种地质调查过程中三维建模方法，其特征在于，所述根据邻域内不可移动点云数据点的拟合平面得到各不可移动点云数据点的最大局部平面斜率，具体包括：
6.如权利要求3...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙强，彭超，杜炤伟，
申请(专利权)人：山东观和集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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