[發(fā)明專利]一種基于雙控制點(diǎn)的隧道密集點(diǎn)云噪聲剔除方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810910429.2
• 申請(qǐng)日: 2018-08-10
• 公開（公告）號(hào): CN109214994B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈月千;王錦國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T5/00
• 分類號(hào): G06T5/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 劉莎

本發(fā)明公開了一種基于雙控制點(diǎn)的隧道密集點(diǎn)云噪聲剔除方法，包括：隧道數(shù)據(jù)采集；三維點(diǎn)云投影至XOY平面；二維主成分分析提取隧道方向；坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；斷面點(diǎn)云提取；計(jì)算斷面點(diǎn)云幾何中心作為第一控制點(diǎn)；以第一個(gè)控制點(diǎn)為圓心，將斷面點(diǎn)云按圓周劃分為720等份，計(jì)算每等份內(nèi)點(diǎn)到控制點(diǎn)的距離均值及標(biāo)準(zhǔn)差；給定距離閾值，對(duì)噪聲點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別與剔除；選取第二控制點(diǎn)，以該點(diǎn)為圓心將斷面點(diǎn)云按圓周劃分為720等份，計(jì)算每等份內(nèi)點(diǎn)到控制點(diǎn)的距離均值及標(biāo)準(zhǔn)差；給定距離閾值，對(duì)噪聲點(diǎn)進(jìn)行二次識(shí)別與剔除；獲得最終斷面點(diǎn)云。本發(fā)明自動(dòng)化程度高，能夠有效提取隧道點(diǎn)云中附屬設(shè)施點(diǎn)及噪聲點(diǎn)，在精度保證的前提下為后期形變分析及建模分析提供可靠數(shù)據(jù)保障。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于雙控制點(diǎn)的隧道密集點(diǎn)云噪聲剔除方法，屬于噪聲處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，城市地下軌道交通系統(tǒng)得到高速發(fā)展，由于時(shí)效、深基坑的開挖等影響，地鐵隧道不可避免會(huì)發(fā)生形變，這種形變?nèi)绻^一定限度會(huì)造成巨大的安全事故，因此，需要定期進(jìn)行安全檢測(cè)。

由于LiDAR技術(shù)具有高效、高精度、高分辨率等優(yōu)勢(shì)，其在地鐵隧道形變監(jiān)測(cè)中逐步得到應(yīng)用。然而，由于儀器本身的精度、被測(cè)物體表面材質(zhì)、光照、遮擋等因素的影響，被測(cè)物體表面不可避免包含噪聲點(diǎn)，為獲取可靠的形變分析數(shù)據(jù)源，對(duì)原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行噪聲提取至關(guān)重要。

考慮到地鐵隧道狹長(zhǎng)且呈圓柱形的特點(diǎn)，探求一種能夠有效剔除隧道內(nèi)部表面噪聲點(diǎn)的剔除方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于雙控制點(diǎn)的隧道密集點(diǎn)云噪聲剔除方法。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種基于雙控制點(diǎn)的隧道密集點(diǎn)云噪聲剔除方法，包括以下步驟：

1)采用激光掃描儀系統(tǒng)對(duì)隧道內(nèi)表面進(jìn)行掃描，獲取隧道表面點(diǎn)云數(shù)據(jù)集{P_i|i＝1,2,…n}，其中，n為隧道表面點(diǎn)云數(shù)量，P_i為隧道表面點(diǎn)云數(shù)據(jù)集中第i個(gè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)，每個(gè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)包括對(duì)應(yīng)表面點(diǎn)的三維坐標(biāo)和激光反射強(qiáng)度；

2)將步驟1)中獲取三維點(diǎn)云投影至XOY平面，利用二維主成分分析確定隧道走向及其對(duì)應(yīng)的向量，將三維點(diǎn)云轉(zhuǎn)化至隧道坐標(biāo)系；

3)在隧道走向垂直方向以一定寬度獲取隧道斷面數(shù)據(jù)集{Q_j＝(x_k,y_k,z_k)|k＝1,2,…,m}，其中，Q_j為第j個(gè)斷面數(shù)據(jù)，m為第j個(gè)斷面內(nèi)點(diǎn)云的個(gè)數(shù)，(x_k,y_k,z_k)為第j個(gè)斷面內(nèi)第k個(gè)點(diǎn)云的坐標(biāo)；

4)計(jì)算第j個(gè)斷面的原始斷面點(diǎn)云幾何中心

5)將步驟4)獲得的原始斷面點(diǎn)云幾何中心作為第一控制點(diǎn)，并以第一控制點(diǎn)為圓心，計(jì)算對(duì)應(yīng)斷面內(nèi)所有點(diǎn)云至該圓心的角度和距離；

6)將斷面以步驟4)獲得的原始斷面幾何中心為圓心，按角度分為720等份；

7)分別計(jì)算第l等份內(nèi)點(diǎn)云到圓心距離的最大值及標(biāo)準(zhǔn)差σ^l，其中，l＝1,2,…,720；

8)按極限誤差原理，以一倍標(biāo)準(zhǔn)差為閾值，對(duì)噪聲點(diǎn)云進(jìn)行剔除：當(dāng)d_jk＞σ^l，則當(dāng)前點(diǎn)云被判定為噪聲點(diǎn)云予以剔除，反之當(dāng)d_jk≤σ^l時(shí)，當(dāng)前點(diǎn)云判定為斷面點(diǎn)云；

9)確定第二控制點(diǎn)以第二控制點(diǎn)為圓心，按照步驟5)至8)的方法再次剔除噪聲點(diǎn)云，從而完成隧道密集點(diǎn)云噪聲的剔除。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案，步驟2)具體為：