[發(fā)明專利]一種盾構(gòu)隧道三維仿真方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810066941.3
• 申請日: 2018-01-24
• 公開（公告）號: CN108230442A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭春生;王令文;宮瑋清;張幸鋮;楊驍;劉蝶
• 申請（專利權(quán)）人: 上海巖土工程勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31227
• 代理人: 孟旭彤

1.一種盾構(gòu)隧道三維仿真方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)采用三維激光掃描儀獲取隧道三維點(diǎn)云，每個(gè)點(diǎn)包含目標(biāo)三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)(X,Y,Z)和目標(biāo)反射強(qiáng)度信息I；

(2)根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)構(gòu)建隧道具有真實(shí)尺寸的三維結(jié)構(gòu)模型；

(3)令三維結(jié)構(gòu)模型任意一點(diǎn)的在UV坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為(u,v)，UV坐標(biāo)系為貼圖坐標(biāo)系，計(jì)算三維結(jié)構(gòu)模型上每個(gè)點(diǎn)的(X,Y,Z)與(u,v)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系，記，

(4)利用點(diǎn)云數(shù)據(jù)的反射強(qiáng)度信息插值生成隧道管片的二維灰度影像圖；

(5)根據(jù)UV坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)三維結(jié)構(gòu)模型與灰度影像的融合，最終生成三維結(jié)構(gòu)模型內(nèi)部渲染圖，該渲染圖是對盾構(gòu)隧道內(nèi)部影像的仿真。

2.如權(quán)利要求1所述盾構(gòu)隧道三維仿真方法，其特征在于，隧道管片的二維灰度影像圖的生成中，還包括：

影像圖中每個(gè)像素信息中包含以下信息：像素坐標(biāo)(x,y)，三維坐標(biāo)(X,Y,Z)以及灰度值I，其中，像素坐標(biāo)(x,y)代表每個(gè)像素點(diǎn)在影像圖中的行號和列號，三維坐標(biāo)(X,Y,Z)為每個(gè)像素點(diǎn)在點(diǎn)云數(shù)據(jù)中對應(yīng)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，像素坐標(biāo)(x,y)與三維坐標(biāo)(X,Y,Z)存在函數(shù)對應(yīng)關(guān)系：

三維模型的UV坐標(biāo)與灰度影像的像素坐標(biāo)均為平面坐標(biāo)系，通過求解UV坐標(biāo)與像素坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，即可建立灰度影像與三維模型對應(yīng)關(guān)系；

選取2個(gè)三維模型與灰度影像的公共點(diǎn)(即(X,Y,Z)坐標(biāo)相同點(diǎn))記為A，B，

同時(shí)獲取A點(diǎn)和B點(diǎn)的UV坐標(biāo)和像素坐標(biāo)，分別記為(U_A,V_A)，(U_B,V_B)，(x_A,y_A)，(x_B,y_B)，將這些坐標(biāo)帶入坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)公式：

求解Δu、Δv、α參數(shù)，根據(jù)公式(3)，計(jì)算二維灰度影像圖中任意像素在UV坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。

3.如權(quán)利要求1所述的盾構(gòu)隧道三維仿真方法，其特征在于，掃描儀的采集方式為靜態(tài)掃描模式，即每隔某個(gè)距離架設(shè)掃描儀進(jìn)行三維掃描，站與站之間通過靶球拼接，經(jīng)過拼接后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)包含目標(biāo)三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)(X,Y,Z)和目標(biāo)反射強(qiáng)度信息I。