[發明專利]一種用于大型溶洞海量點云數據拼接的數據處理方法

在審

• 申請號: 201910878892.8
• 申請日: 2019-09-18
• 公開（公告）號: CN110648280A
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）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（專利權）人: 中國電建集團貴州電力設計研究院有限公司
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40
• 代理公司: 52100 貴陽中新專利商標事務所
• 代理人: 商小川

本發明公開了一種用于大型溶洞海量點云數據拼接的數據處理方法，屬于數據處理技術領域；其通依次進行劃分溶洞獨立單元、布設測量控制網、測量控制網導線、控制網解算、布設標靶、現場掃描、各個獨立單元內點云拼接、點云數據坐標轉換及點云數據拼接的操作方法，實現以劃分獨立單元解決了海量點云數據拼接計算困難的問題，將計算量巨大的點云數據劃分成計算機運算能力承受范圍內的點云數據計算模塊，完成點云數據計算，進而解決當前對溶洞內部通過掃描獲得的云數據量過大，在進行云拼接計算的過程中計算時間過長，容易出現死機等情況。

技術領域

本發明涉及數據處理技術領域，具體涉及一種用于大型溶洞海量點云數據拼接的數據處理方法。

背景技術

在對溶洞內部結構進行計算機仿真模擬計算時，由于溶洞內地形地物非常復雜不規整，且特征點、特征線和特征面的提取困難，點云難以根據特征參數進行自動拼接，以往都是通過標靶來進行拼接，但現有的點云拼接算法會隨著測站數量增加而積累誤差，影響拼接精度。此外，大型溶洞進行三維激光掃描后獲取的點云數據量巨大（TB級），容易發生由于數據量過大而造成計算時間過長，計算機資源不足，甚至會造成死機等狀態，這是目前所面臨的問題

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種用于大型溶洞海量點云數據拼接的數據處理方法，以解決當前對溶洞內部通過掃描獲得的云數據量過大，在進行云拼接計算的過程中計算時間過長，容易出現死機等情況。

為解決上述問題，本發明提供了如下技術方案：

一種用于大型溶洞海量點云數據拼接的數據處理方法，包括以下步驟：

S1、將整個溶洞劃分為若干獨立單元，且每個獨立單元所估計產生的點云數據量不超過計算機運算能力的最大值；

S2、根據溶洞的分布特征進行測量控制網的布設，在每個獨立單元中測量控制網的控制點數目不低于3個；

S3、在各個控制點的位置處架設測量儀器及棱鏡；并對所有測量儀器和棱鏡的高度以及控制點的水平角、垂直角和斜距進行觀測和記錄；

S4、設置測量控制網坐標系統和解算參數，根據步驟S3中所獲得的記錄輸入起算數據，再選擇平差模型，將觀測控制網的觀測數據導入平差模型中進行控制網解算，得到控制點坐標；

S5、在控制點上架設控制標靶，同時對控制標靶的設置參數進行觀測記錄，在測量控制網的其他位置上設置普通標靶；

S6、根據步驟S5中設置的普通標靶及控制標靶的位置在每個獨立單元中設置設站點，并在設站點上安裝掃描儀，在設置好掃描儀的掃描參數后逐個對所有獨立單元進行掃描，以獲得溶洞內部的所有原始點云數據；

S7、使用計算機依次分別加載每個獨立單元內所有設站點的原始點云數據，識別出各個普通標靶，并利用ICP算法對該獨立單元中的原始點云數據進行拼接；得到各獨立單元的點云數據模型；

S8、根據步驟S4中獲得的控制點坐標和步驟S5中獲得的控制標靶的設置參數計算得到控制標靶的坐標，在步驟S7中獲得的點云數據模型中識別出控制標靶的數據參數，并將通過計算得到的控制標靶坐標輸入計算機內，通過控制標靶的數據參數和輸入的控制標靶的坐標對各個獨立單元的點云數據進行坐標轉換計算，最終獲得經過坐標轉換后的各獨立單元點云數據；

S9、將各個獨立單元作為固定模塊輸入計算機內，并根據S8獲得的經過坐標轉換后的各獨立單元點云數據對獨立單元之間進行初步拼接，再根據各個獨立單元控制標靶的坐標進行整體最小二乘平差，從而完成這個溶洞內的點云數據的拼接。

優選的，步驟S1中每個獨立單元估計產生的點云數據量通過溶洞大小、溶洞結構分布形式、復雜程度及景觀數目進行估計；其中經過劃分后的每個獨立單元所估計產生的點云數據量之間的差值大小不超過30%。