[發明專利]基于網格細分算法的土石壩復雜土料場開挖方量計算方法

有效

• 申請號: 202011587975.0
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112734929B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 徐盛;胡超;陳廷才;周宜紅
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20;G06T7/32;G06F17/16
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 吳思高

1.基于網格細分算法的土石壩復雜土料場開挖方量計算方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1：掃描土料場開挖面的三維點云數據，并且通過點云配準算法實現不同掃描批次的點云的配準，以此獲得開挖面原始不規則分布的點云；

步驟2：通過Doo-Sabin細分算法處理步驟1得到的原始不規則分布的點云，使其形成比較規則的開挖面；然后，再進行Kriging插值計算得到參與開挖方量計算的空間點云；

步驟3：通過MATLAB編寫網格細分算法，實現開挖方量的計算；

所述步驟3包括計算點云數據集、以及基礎參數的獲取：

進行網格細分算法計算開挖方量之前，首先要獲取兩組計算點云數據集、以及一些基礎參數，用于開挖方量計算，步驟如下：

步驟①、針對一次掃描的點云數據，第一步提取出X方向的最大值X_max，最小值X_min，Y方向的最大值Y_max，最小值Y_min；

步驟②、根據X方向的最大值X_max，最小值X_min，Y方向的最大值Y_max，最小值Y_min，確定X方向的最大跨度是D_x＝X_max-X_min，Y方向的最大跨度是D_y＝Y_max-Y_min；

步驟③、設最小插值密度為d_x、d_y，d_x、d_y分別表示建模時X方向、Y方向的網格間距；

步驟④、令m、n分別表示X方向、Y方向的網格數量，此處的m、n是整數，考慮向下或向上取整即可；

步驟⑤、將三維點云數據按上述的方式，劃分為m×n個網格，則每個網格均是d_x×d_y的矩形，得到一組新的平面二維點云數據集(X_i,Y_i)，點云數據集(X_i,Y_i)為m×n個網格的交點集；

步驟⑥、為了獲得新的點云數據集(X_i,Y_i)中各點的Z坐標，將新的點云數據集(X_i,Y_i)代入原始點云數據中，通過Kriging插值法，插值計算出新的新的點云數據集(X_i,Y_i)中各點的Z坐標，得到了一組全新且規則的三維點云數據集(X_i,Y_i,Z_i)；

步驟⑦、將三維點云數據集(X_i,Y_i,Z_i)做網格填充處理，即可得到土料場開挖面曲面；

步驟⑧、將二次掃描獲得的原始點云數據，同樣按照上述步驟①-步驟⑦進行處理，獲得第二組三維點云數據集(X′_i,Y′_i,Z′_i)；

經過上述步驟①-步驟⑧獲得了兩組計算點云數據集(X_i,Y_i,Z_i)、(X′_i,Y′_i,Z′_i)，分別表示一次開挖計劃的兩個斷面點云，將兩組計算點云數據集(X_i,Y_i,Z_i)、(X′_i,Y′_i,Z′_i)以及基礎參數d_x、d_y、Z_i、Z′_i經過開挖方量計算，即可計算出一次開挖的開挖方量。