[發(fā)明專利]一種用于大型溶洞海量點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接的數(shù)據(jù)處理方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910878892.8
• 申請(qǐng)日: 2019-09-18
• 公開（公告）號(hào): CN110648280A
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何林;徐靜;張雷;程偉;唐錫彬;皇建;胡紅兵;劉永;楊建華;王得洪;董鵬;楊乾;高元;任文龍;王宏勝;王建成;趙樂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國電建集團(tuán)貴州電力設(shè)計(jì)研究院有限公司
• 主分類號(hào): G06T3/40
• 分類號(hào): G06T3/40
• 代理公司: 52100 貴陽中新專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 商小川

1.一種用于大型溶洞海量點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接的數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1、將整個(gè)溶洞劃分為若干獨(dú)立單元，且每個(gè)獨(dú)立單元所估計(jì)產(chǎn)生的點(diǎn)云數(shù)據(jù)量不超過計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力的最大值；

S2、根據(jù)溶洞的分布特征進(jìn)行測(cè)量控制網(wǎng)的布設(shè)，在每個(gè)獨(dú)立單元中測(cè)量控制網(wǎng)的控制點(diǎn)數(shù)目不低于3個(gè)；

S3、在各個(gè)控制點(diǎn)的位置處架設(shè)測(cè)量?jī)x器及棱鏡；并對(duì)所有測(cè)量?jī)x器和棱鏡的高度以及控制點(diǎn)的水平角、垂直角和斜距進(jìn)行觀測(cè)和記錄；

S4、設(shè)置測(cè)量控制網(wǎng)坐標(biāo)系統(tǒng)和解算參數(shù)，根據(jù)步驟S3中所獲得的記錄輸入起算數(shù)據(jù)，再選擇平差模型，將觀測(cè)控制網(wǎng)的觀測(cè)數(shù)據(jù)導(dǎo)入平差模型中進(jìn)行控制網(wǎng)解算，得到控制點(diǎn)坐標(biāo)；

S5、在控制點(diǎn)上架設(shè)控制標(biāo)靶，同時(shí)對(duì)控制標(biāo)靶的設(shè)置參數(shù)進(jìn)行觀測(cè)記錄，在測(cè)量控制網(wǎng)的其他位置上設(shè)置普通標(biāo)靶；

S6、根據(jù)步驟S5中設(shè)置的普通標(biāo)靶及控制標(biāo)靶的位置在每個(gè)獨(dú)立單元中設(shè)置設(shè)站點(diǎn)，并在設(shè)站點(diǎn)上安裝掃描儀，在設(shè)置好掃描儀的掃描參數(shù)后逐個(gè)對(duì)所有獨(dú)立單元進(jìn)行掃描，以獲得溶洞內(nèi)部的所有原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

S7、使用計(jì)算機(jī)依次分別加載每個(gè)獨(dú)立單元內(nèi)所有設(shè)站點(diǎn)的原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)，識(shí)別出各個(gè)普通標(biāo)靶，并利用ICP算法對(duì)該獨(dú)立單元中的原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接；得到各獨(dú)立單元的點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型；

S8、根據(jù)步驟S4中獲得的控制點(diǎn)坐標(biāo)和步驟S5中獲得的控制標(biāo)靶的設(shè)置參數(shù)計(jì)算得到控制標(biāo)靶的坐標(biāo)，在步驟S7中獲得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型中識(shí)別出控制標(biāo)靶的數(shù)據(jù)參數(shù)，并將通過計(jì)算得到的控制標(biāo)靶坐標(biāo)輸入計(jì)算機(jī)內(nèi)，通過控制標(biāo)靶的數(shù)據(jù)參數(shù)和輸入的控制標(biāo)靶的坐標(biāo)對(duì)各個(gè)獨(dú)立單元的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換計(jì)算，最終獲得經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后的各獨(dú)立單元點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

S9、將各個(gè)獨(dú)立單元作為固定模塊輸入計(jì)算機(jī)內(nèi)，并根據(jù)S8獲得的經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后的各獨(dú)立單元點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)獨(dú)立單元之間進(jìn)行初步拼接，再根據(jù)各個(gè)獨(dú)立單元控制標(biāo)靶的坐標(biāo)進(jìn)行整體最小二乘平差，從而完成這個(gè)溶洞內(nèi)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的拼接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于大型溶洞海量點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接的數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于：步驟S1中每個(gè)獨(dú)立單元估計(jì)產(chǎn)生的點(diǎn)云數(shù)據(jù)量通過溶洞大小、溶洞結(jié)構(gòu)分布形式、復(fù)雜程度及景觀數(shù)目進(jìn)行估計(jì)；其中經(jīng)過劃分后的每個(gè)獨(dú)立單元所估計(jì)產(chǎn)生的點(diǎn)云數(shù)據(jù)量之間的差值大小不超過30%。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于大型溶洞海量點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接的數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于：若溶洞為貫通結(jié)構(gòu)的溶洞，在步驟S2中還需要對(duì)溶洞的出口側(cè)設(shè)置2個(gè)以上控制點(diǎn)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于大型溶洞海量點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接的數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于：在步驟S4中獲得的控制點(diǎn)坐標(biāo)后對(duì)其進(jìn)行精度評(píng)定；若出現(xiàn)不滿足精度要求的控制點(diǎn)坐標(biāo)則需要對(duì)對(duì)應(yīng)控制點(diǎn)的參數(shù)重新進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，直至滿足精度要求。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于大型溶洞海量點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接的數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于：在步驟S7中對(duì)單個(gè)獨(dú)立單元的原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接時(shí)，還需要對(duì)拼接結(jié)果進(jìn)行質(zhì)量檢查，若質(zhì)量檢查無法滿足要求，則需要通過剔除部分觀測(cè)精度不足的普通標(biāo)靶，然后對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行重新拼接直到獲得滿足要求的點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于大型溶洞海量點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接的數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于：在步驟S8中對(duì)各個(gè)獨(dú)立單元的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)變換時(shí)需要對(duì)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查，若檢查結(jié)果不滿足要求，則需要剔除部分觀測(cè)精度不足的控制標(biāo)靶，然后在對(duì)個(gè)獨(dú)立單元的點(diǎn)云數(shù)據(jù)重新進(jìn)行坐標(biāo)變化，直至獲得滿足要求的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后的各獨(dú)立單元點(diǎn)云數(shù)據(jù)。