[發明專利]一種基于網格投影點云處理技術的隧道變形監測分析方法

在審

• 申請號: 202110358316.8
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN112985288A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 劉士洋;張學富;周元輔;韓風雷;丁燕平;劉真
• 申請（專利權）人: 重慶交通大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G06T17/10
• 代理公司: 深圳紫晴專利代理事務所(普通合伙) 44646
• 代理人: 梁彥

1.一種基于網格投影點云處理技術的隧道變形監測分析方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1：構建隧道框架，由隧道中軸線和橫斷面建立隧道設計表面模型，并根據隧道的長寬高建立空間坐標系；

S2：在隧道設計中軸線上設立軌道，將激光掃描儀放置在軌道上多次移動，并使得激光掃描儀從空間坐標系的基準點沿隧道中軸線移動；

S3：激光掃描儀在軌道上掃描隧道，并采集隧道不同Y軸坐標位置的點云數據；

S4：在Y軸坐每隔a段距離根據隧道的寬度和高度建立多個弧形網線，并根據點云在相鄰兩個弧形網線之間建立三角網格；

S5：根據多次采取的點云數據，對誤差點云數據進行濾波去噪；

S6：快速選取不規則三角網格位置，刪除該位置的弧形網線，并根據點云數據重新建立三角網格；

S7：將步驟S6中重新建立三角網格中的三角形頂點計算出，并根據三角形的頂點計算出三角形的傾斜角度；

S8：將步驟S7中的三角形定點的空間坐標配合基準點，最終計算出每個三角形的傾斜角度，即監測到的隧道變形量，通過計算的數據使得變形量可視。

2.根據權利要求1所述的一種基于網格投影點云處理技術的隧道變形監測分析方法，其特征在于：所述空間坐標系以隧道前進的方向為Y軸，隧道剖面的方向為X軸，垂直方向為Z軸，建立的空間坐標系。

3.根據權利要求1所述的一種基于網格投影點云處理技術的隧道變形監測分析方法，其特征在于：所述步驟S2中激光掃描儀在軌道上往復移動，且移動次數為6次。

4.根據權利要求1所述的一種基于網格投影點云處理技術的隧道變形監測分析方法，其特征在于：所述步驟S4中a為介于0.01米～0.1米之間的一個特定長度值。

5.根據權利要求1所述的一種基于網格投影點云處理技術的隧道變形監測分析方法，其特征在于：所述步驟S5中，根據激光掃描儀多次移動采集的點云數據，去除單次誤差造成采集的團狀噪聲和孤立點噪聲點云，最后根據有序的點云數據取平均數，且濾波去噪方法為離散點的K鄰域的方法。

6.根據權利要求1所述的一種基于網格投影點云處理技術的隧道變形監測分析方法，其特征在于：所述步驟S7中將三角形的頂點根據步驟S1中的空間坐標系建立三角形的頂點坐標P＝(x₁,y₁,z₁)，且基準點坐標為O＝(0,0,0,)。

7.根據權利要求1所述的一種基于網格投影點云處理技術的隧道變形監測分析方法，其特征在于：所述步驟S7和S8中根據三角形定點的空間坐標運用空間向量公式計算出三角形的傾斜角度以及三角形的內角。

8.根據權利要求1所述的一種基于網格投影點云處理技術的隧道變形監測分析方法，其特征在于：所述步驟S6中不規則三角網格位置為多個三角形大小偏差較大且雜亂無章的位置。