[發(fā)明專利]一種管道三維模型的構(gòu)建方法、系統(tǒng)和介質(zhì)

在審

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• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112581607A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王翔;王高峰;馮成會(huì)
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢中儀物聯(lián)技術(shù)股份有限公司
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11212
• 代理人: 陳曉華

本發(fā)明涉及一種管道三維模型的構(gòu)建方法、系統(tǒng)和介質(zhì)，包括獲取目標(biāo)管道內(nèi)壁的初始點(diǎn)云數(shù)據(jù)序列，對所述初始點(diǎn)云數(shù)據(jù)序列進(jìn)行去噪和管道中心校正處理，獲得目標(biāo)點(diǎn)云數(shù)據(jù)序列；采用預(yù)設(shè)的網(wǎng)格化重建方法，根據(jù)所述目標(biāo)點(diǎn)云數(shù)據(jù)序列進(jìn)行三維網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，獲得目標(biāo)管道三維模型。本發(fā)明能能對直接采集出來的管道內(nèi)壁的初始點(diǎn)云數(shù)據(jù)序列進(jìn)行多種校正，克服原始數(shù)據(jù)中的缺陷，并依據(jù)校正后的目標(biāo)點(diǎn)云數(shù)據(jù)序列重建出準(zhǔn)確的管道三維模型，實(shí)現(xiàn)管道三維可視化，準(zhǔn)確率較高，建模效率更高，成本更低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及下水道檢測及數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種管道三維模型的構(gòu)建方法、系統(tǒng)和介質(zhì)。

背景技術(shù)

針對少水的下水道的數(shù)據(jù)采集和建模，激光雷達(dá)技術(shù)有很好的應(yīng)用效果，其屬于非接觸式自動(dòng)化測量技術(shù)。

目前，主流的技術(shù)方案主要是以下兩種，一種是通過CCTV爬行器(是指一種將閉路電視應(yīng)用在排水行業(yè)的管道檢測上的爬行器)搭載激光雷達(dá)探頭采集管道截面的點(diǎn)云序列幀數(shù)據(jù)。在現(xiàn)有技術(shù)中，通常是直接對接收到的點(diǎn)云序列幀數(shù)據(jù)進(jìn)行管道三維模型的構(gòu)建。然而，由于管道場景復(fù)雜，CCTV爬行器在管道行進(jìn)時(shí)，遇到障礙物時(shí)會(huì)停滯不前以及自身抖動(dòng)等特點(diǎn)，其采集的管道截面的點(diǎn)云序列幀數(shù)據(jù)存在以下缺陷：相鄰幀數(shù)據(jù)之間電纜盤值較大，導(dǎo)致重構(gòu)出來的管道三維模型數(shù)據(jù)失真嚴(yán)重；管心上下偏移等。這些缺陷對三維管道的可視化效果及后期的測量與分析后都有很大的影響。

另一種是通過三維激光掃描儀掃描探測管道內(nèi)部的三維數(shù)據(jù)，包括管道截面方向上的二維數(shù)據(jù)和沿管道軸向的一維數(shù)據(jù)，根據(jù)三維數(shù)據(jù)進(jìn)行管道三維模型的構(gòu)建。然后這種方法存在以下缺陷：采集數(shù)據(jù)需要較長時(shí)間，建模速度慢，成本高。這些缺陷也不利于下水管道的三維可視化和相關(guān)的測量與分析。

因此，需要一種新型的管道三維模型的構(gòu)建方法，既能克服直接根據(jù)管道截面的點(diǎn)云序列幀數(shù)據(jù)來三維建模所導(dǎo)致的模型失真等問題，又能克服利用三維激光掃描儀所采集的三維數(shù)據(jù)來建模所導(dǎo)致的建模效率低和成本高等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種管道三維模型的建模方法、系統(tǒng)和介質(zhì)，能對直接采集出來的管道的初始點(diǎn)云數(shù)據(jù)序列進(jìn)行多種校正，克服原始數(shù)據(jù)中的缺陷，并依據(jù)校正后的目標(biāo)點(diǎn)云數(shù)據(jù)序列重建出準(zhǔn)確的管道三維模型，進(jìn)而構(gòu)建準(zhǔn)確的數(shù)字化城市下水道，實(shí)現(xiàn)管道三維可視化，準(zhǔn)確率較高，數(shù)據(jù)采集方法更簡單，建模效率更高，成本更低，有助于后期的管道測量與分析。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

一種管道三維模型的構(gòu)建方法，包括以下步驟：

步驟1：獲取目標(biāo)管道內(nèi)壁的初始點(diǎn)云數(shù)據(jù)序列，對所述初始點(diǎn)云數(shù)據(jù)序列進(jìn)行去噪和管道中心校正處理，獲得目標(biāo)點(diǎn)云數(shù)據(jù)序列；

步驟2：采用預(yù)設(shè)的網(wǎng)格化重建方法，根據(jù)所述目標(biāo)點(diǎn)云數(shù)據(jù)序列進(jìn)行三維網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，獲得目標(biāo)管道三維模型。

依據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種管道三維模型的構(gòu)建系統(tǒng)，應(yīng)用于本發(fā)明的管道三維模型的構(gòu)建方法中，包括數(shù)據(jù)獲取模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、插值采樣模塊和三維建模模塊；

所述數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取目標(biāo)管道內(nèi)壁的初始點(diǎn)云數(shù)據(jù)序列；

所述數(shù)據(jù)處理模塊，用于對所述初始點(diǎn)云數(shù)據(jù)序列進(jìn)行去噪和管道中心校正處理，獲得目標(biāo)點(diǎn)云數(shù)據(jù)序列；

所述三維建模模塊，用于采用預(yù)設(shè)的網(wǎng)格化重建方法，根據(jù)所述目標(biāo)點(diǎn)云數(shù)據(jù)序列進(jìn)行三維網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，獲得目標(biāo)管道三維模型。

依據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種管道三維模型的構(gòu)建系統(tǒng)，包括處理器、存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中且可運(yùn)行在所述處理器上的計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序運(yùn)行時(shí)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明中的管道三維模型的構(gòu)建方法的步驟。