[發明專利]一種基于海量點云數據的橋墩位姿測量方法

有效

• 申請號: 202011206385.9
• 申請日: 2020-11-03
• 公開（公告）號: CN112033385B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 梁曉東;楊承昆;吳勇生;文言
• 申請（專利權）人: 湖南聯智科技股份有限公司
• 主分類號: G01C15/00
• 分類號: G01C15/00;G01C15/12
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務所(普通合伙) 43214
• 代理人: 劉伊旸;周曉艷

1.一種基于海量點云數據的橋墩位姿測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：掃描橋墩獲取調平后相應的點云原始坐標數據D_總；

步驟2：按照Z軸方向將D_總均分為n層，舍去X坐標和Y坐標方向距掃描中心過遠和過近的點；各層的數據D_i按照Z值大小排序存儲在單獨的點云文件內，并生成總索引文件用于記錄點云文件層數n、各層點云文件的數據量Q_i和各層數據的Z坐標范圍Z_i∈(Z_低i，Z_高i)；其中i＝1,2,3,...,n，n為自然數；

步驟3：刪去Q_i10⁶的層數，剩余總層數m，并更新總索引文件，同時記錄總剩余點云中最高點Z坐標Z_頂與最低點Z坐標Z_底；

步驟4：設a為最小有效層高，根據步驟3中總索引文件選取所在的點云層數D_i，取此Z值范圍內的點云D_a，并在XOY面投影，得到處點云切片平面二值圖像P_a，按比例壓縮P_a得到壓縮后圖像P_a⁰；

步驟5：對P_a⁰進行多尺度Hough變換探測直線對象，生成文件R_a記錄直線探測結果；

步驟6：重復步驟4和步驟5，分別得到處圖像的直線探測結果文件R_a+b和處圖像的直線探測結果文件R_a-b，其中b為橋墩設計高度的

步驟7：P_a⁰、按照比例放大后記為P′_a+b、P_a′、P′_a-b；R_a+b，R_a，R_a-b中探測直線坐標同時按照比例放大后記為R′_a+b，R′_a，R′_a-b；進一步在每條已探測直線周圍設置半徑為橋墩設計高度的1‰的緩沖區，緩沖區范圍信息存入R′_a+b，R′_a，R′_a-b中；

分別將R′_a+b、R′_a-b中每條探測直線的緩沖區面積與R′_a中相同位置探測直線的緩沖區面積代入公式1)計算重疊度C_a+b和C_a-b；

重疊度計算公式：

記錄R′_a+b，R′_a，R′_a-b中C_a+b≥0.8∩C_a-b≥0.8對應Z值范圍的對應直線、直線編號與其緩沖區范圍并按照對應Z值范圍分別存入文件R″_a+b、R″_a、R″_a-b；其中S₁、S₂分別為兩條相同位置探測直線的對應緩沖區面積；

步驟8：設當Z_3b＞Z_頂時，令Z_3b＝Z_頂；當Z_-3b＜Z_底時，令Z_-3b＝Z_底；

得到Z值區間Z_高∈(Z_b，Z_3b)、Z_中∈(Z_-b，Z_b)和Z_低∈(Z_-3b，Z_-b)，逐個打開各層點云數據D_i，根據各層數據的Z坐標范圍Z_i∈(Z_低i，Z_高i)分別以R″_a+b、R″_a、R″_a-b緩沖區作為限定條件導出橋墩表面點云數據；

對所有導出的橋墩點云數據進行合并得到橋墩各側平面點云D′_j，j＝1,2,3,…，D′_j的個數由橋墩面實際掃描個數而定；

步驟9：重復步驟4和步驟5中直線探測，在D′_j中Z∈(Z_底，Z_底+a)處探測直線，并將已探測直線的端點(X_1j,Y_1j)和(X_2j,Y_2j)，代入垂直于XOY面的平面一般方程AX+BY+1＝0即可求出D′_j中基準面參數A和B，即

步驟10：計算D′_j各點坐標到對應基準面距離，并根據距離的大小對應色譜圖不同顏色來表示橋墩位姿，得到橋墩位姿圖。