[發明專利]一種基于隧道通用斷面的點云投影糾正方法

在審

• 申請號: 202010211657.8
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111402171A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 許正文
• 申請（專利權）人: 上海勃發空間信息技術有限公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T3/40
• 代理公司: 北京中索知識產權代理有限公司 11640
• 代理人: 霍春月

本發明公開了一種基于隧道通用斷面的點云投影糾正方法，包括隧道激光掃描數據采集；將激光掃描儀放置于移動載體平臺，且垂直于軌道或隧道中軸線方向，采用2D斷面掃描模式，斷面掃描點采樣率盡量高一些；隧道設計斷面定距等分；將隧道的設計斷面按照一定的距離間隔進行等分，使得隧道的斷面2D曲線化為一系列離散點，并存儲為相互距離為一定距離間隔的2D點的順序列表。本發明能夠更為直觀的反應隧道的內壁情況，為隧道工程的監控量測和運營維護提供便利，適用于各種隧道通用斷面，同時后期也可以將隧道內的變形監測、施工工況和其他信息融入隧道，直觀性強、影像清晰度高、真實性高、實施效率高。

技術領域

本發明涉及土木工程技術領域，尤其涉及一種基于隧道通用斷面的點云投影糾正方法。

背景技術

當前在軌道交通隧道領域的監控與變形監測中，通過對隧道內壁影像信息的判讀可以識別并量測附屬設備的空間分布和表現病害信息。傳統的影像獲取一般采用基于立體視覺檢測的方法，通過雙目相機獲取待檢測區域的左右圖像后，采用閾值分割、特征點檢測、提取、立體匹配等，獲得待檢測對象的輪廓、位置、深度信息，具有靈活性強、成本低等優點，但該采集方式受制于隧道內的光線條件和作業時間限制，難以采集大量高精度的可量測隧道內壁影像。而激光掃描技術以激光測距的方式可快速獲取被測物體的三維坐標及激光反射率，所采集的高密度點云數據可直觀反映物體的尺寸和激光反射率差異信息，并可用于物體輪廓的快速復建，物體的灰度圖像生成等，具有速度快、精度高、且受天氣變化影響小，魯棒性強等優勢，正逐漸應用到大型工程領域，如地鐵隧道檢測等。目前基于激光掃描技術采集隧道內壁影像通常是直接對點云進行投影處理分析，其長度變形糾正效果不理想，且適用于隧道的斷面類別單一，不能做到通用性。

發明內容

基于背景技術存在的技術問題，本發明提出了一種基于隧道通用斷面的點云投影糾正方法。

本發明提出的一種基于隧道通用斷面的點云投影糾正方法，以下步驟：

S1：隧道激光掃描數據采集；將激光掃描儀放置于移動載體平臺，且垂直于軌道或隧道中軸線方向，采用2D斷面掃描模式；

S2：隧道設計斷面定距等分；將隧道的設計斷面按照一定的距離間隔進行等分，使得隧道的斷面2D曲線化為一系列離散點，并存儲為相互距離為一定距離間隔的2D點的順序列表；

S3：建立斷面定距等分點與以激光掃描儀為中心的角度關系；用定積分的方法獲取在2D點的順序列表中不斷遞增的點時對應的以激光掃描儀為中心的角度遞增的關系，并獲得經斷面定距等分的順序列表中的2D點的激光反射強度信息；

S4：角度均一化，建立插值函數；將激光掃描儀的掃描角度進行均一化處理，并利用線性樣條插值建立角度的插值函數；

S5：對定距等分后的角度進行插值并生成隧道內壁影像；基于插值函數，對定距等分后的角度進行插值獲取對應的激光反射強度信息，生成隧道內壁影像。

優選地，所述激光掃描儀為Faro激光掃描儀。

優選地，所述激光掃描儀為Z+F激光掃描儀。

優選地，所述S1中，同步采集激光反射強度和坐標信息，同時記錄當前掃描斷面的里程位置。

優選地，所述S1中，移動采集獲取隧道內壁以掃描儀中心為圓心的完整的激光反射率和沿隧道里程方向的隧道內壁具有灰度信息的坐標點云信息。

優選地，所述S2中的一系列離散點為斷面點。

優選地，所述S4中，將掃描儀的掃描角度進行均一化處理為自激光掃描儀的起始掃描角度到結束角度轉換為0-1。

優選地，所述S5中，基于激光反射強度信息獲取影像灰度矩陣，生成隧道內壁影像。

本發明中的有益效果為：