[發明專利]一種不規則斷面隧道內壁影像投影展開方法

有效

• 申請號: 201710328837.2
• 申請日: 2017-05-11
• 公開（公告）號: CN107246863B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 劉蝶;許正文;王令文;周理含;高志強;袁釗
• 申請（專利權）人: 上海勘察設計研究院(集團)有限公司
• 主分類號: G01C7/06
• 分類號: G01C7/06
• 代理公司: 上海申蒙商標專利代理有限公司 31214
• 代理人: 徐小蓉

本發明涉及隧道病害檢測技術領域，尤其是一種不規則斷面隧道內壁影像投影展開方法，其特征在于：所述方法至少包括以下步驟：斷面提取、斷面中心計算、斷面掃描點排序及起點確定、計算斷面掃描點間距、確定每個掃描點的投影展開坐標，插值生成影像。本發明的優點是：適用于任何不規則斷面隧道的內壁影像生成，適用范圍廣；保證影像上各要素相對位置不變，能夠保證精確度；簡單便利，適于推廣。

技術領域

本發明涉及隧道病害檢測技術領域，尤其是一種不規則斷面隧道內壁影像投影展開方法。

背景技術

目前三維激光掃描儀作為一種新型的測繪儀器，它可以不接觸目標并能快速、精確地獲取目標的三維點坐標和反射率信息，通過該信息解算出的隧道內壁正射影像可為地鐵隧道維護工作提供便利，通過對影像上各類附屬設施及病害信息的識別和判讀，可獲得所需要素的位置信息和形狀信息等。

根據隧道用途及施工方法等因素要求，目前的地鐵區間隧道主要有暗挖馬蹄形斷面隧道、圓形盾構斷面隧道、明挖矩形斷面隧道。常用的投影方式為等角度投影，但只適用于圓形盾構隧道，對于其他類型的隧道會發生投影變形，造成影像上各要素位置與形狀等量測不準確，目前如何將不同形狀的空間斷面投影展開成平面圖形并且保證影像上各要素相對位置不變還沒有統一的方法可循。

發明內容

本發明的目的是根據上述現有技術的不足，提供了一種不規則斷面隧道內壁影像投影展開方法，通過將隧道三維點云數據分割為若干斷面，然后按天頂距排列掃描點再結合掃描點之間的距離生成展開后的二維點云坐標數據，再經反距離權重法插值形成隧道內壁影像，保證影像上各要素位置與形狀等量測準確。

本發明目的實現由以下技術方案完成：

一種不規則斷面隧道內壁影像投影展開方法，其特征在于：所述方法至少包括以下步驟：將隧道原始點云數沿里程方向分割成若干斷面；計算各所述斷面的斷面重心，將所述斷面重心作為斷面中心，以所述斷面中心垂直水平面向上的方向作為天頂正方向；計算斷面內各掃描點到所述斷面中心的連線與所述天頂正方向之間的夾角，記為天頂距，將所有掃描點按天頂距的大小進行排序；以天頂距最小或最大的掃描點為起點按排序順序求取前后兩個掃描點之間的間距；以作為起點的掃描點的坐標為基準，結合所求得的前后兩個掃描點之間的間距，確定每個掃描點的投影展開坐標；確定每個掃描點在二維平面內的坐標位置后，根據每個掃描點的反射率信息采用反距離權重法進行插值生成隧道內壁影像。

確定每個掃描點在其斷面內的坐標位置是通過，重設作為起點的掃描點坐標為（），其中橫坐標為第i個斷面的里程，縱坐標為固定值，即所有斷面的所述起點的縱坐標相同；以所述起點縱坐標作為基準，逐步累加所求得的前后兩個掃描點之間的間距，從而確定每個掃描點在其斷面內的坐標。

第i個斷面，第j個掃描點在其斷面的投影坐標為)，其中為第i個斷面的里程，的計算公式為

，其中為第i個斷面內所述起點的縱坐標，為該斷面內，該掃描點與所述起點之間各掃描點的間距的求和。

采用反距離權重法進行插值生成隧道內壁影像。

本發明的優點是：適用于任何不規則斷面隧道的內壁影像生成，適用范圍廣；保證影像上各要素相對位置不變，能夠保證精確度，可通過影像精確定位隧道病害的發生位置，便于對病害進行處理；簡單便利，適于推廣。

附圖說明

圖1為原始隧道點云數據圖；

圖2為本發明隧道分割后的切片數據圖；

圖3為單個斷面內按天頂距從小到大排序的起點坐標示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖通過實施例對本發明特征及其它相關特征作進一步詳細說明，以便于同行業技術人員的理解：

實施例：本實施例中不規則斷面隧道內壁影像投影展開方法包括以下步驟：