[發明專利]基于點云的立式圓柱形儲油罐罐體傾斜度測量系統及方法

在審

• 申請號: 202210044361.0
• 申請日: 2022-01-14
• 公開（公告）號: CN114419132A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 葉錦華;鄭賢彬;林煒盛;楊富春
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G06T7/62
• 分類號: G06T7/62;G06T17/00;G06T17/20;G06T5/00;G06F17/18
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學俊

1.一種基于點云的立式圓柱形儲油罐罐體傾斜度測量系統，其特征在于，包括4臺三維激光掃描儀和1臺終端，其中4臺三維激光掃描儀按同一圓周90度等間隔布置于儲油罐罐體四周，用于獲取完整儲油罐罐體的罐壁點云數據，終端對罐壁點云數據進行包括拼接、切片、橢圓輪廓擬合的處理，最終獲得立式圓柱形儲油罐罐體傾斜度測量值。

2.一種基于權利要求1所述系統的基于點云的立式圓柱形儲油罐罐體傾斜度測量方法，其特征在于，實現如下：

將4臺三維激光掃描儀按同一圓周、90度等間隔布置于立式圓柱形儲油罐四周，分別獲取儲油罐1/4罐壁輪廓的點云數據；

將4臺三維激光掃描儀獲取的點云數據拼接為完整儲油罐罐體罐壁輪廓點云數據；

在垂直方向上，對儲油罐罐體罐壁輪廓點云數據進行等間隔p切片處理，每個切片的厚度d相同，切片數量為n；

對每個切片的點云數據進行橢圓擬合，建立橢圓擬合方程，通過擬合方程計算得到擬合橢圓的中心點坐標；

對所有擬合橢圓的中心點進行直線擬合，建立直線擬合方程，計算擬合直線與水平面的夾角A；

計算立式儲油罐罐體傾斜度θ=90°-A。

3.根據權利要求2所述方法，其特征在于，d取值范圍為20mm-150mm，切片數量n滿足：3≦n≦(h-z0)/(d+p)，其中z0為切面的起始高度，h為儲油罐罐體罐壁輪廓的高度。

4.根據權利要求2所述方法，其特征在于，所述p=800mm，d=60mm，n=8；z₀=500mm，h=8000mm，則各個點云切片的高度分別為z_n=z₀+i(d+p)，i=1,2,...,8。

5.根據權利要求2所述方法，其特征在于，將4臺三維激光掃描儀獲取的點云數據拼接為完整儲油罐罐體罐壁輪廓點云數據前，需利用VoxelGrid濾波器和三角網格去噪算法對激光掃描儀獲取的點云數據進行濾波去噪處理。

6.根據權利要求2所述方法，其特征在于，將4臺三維激光掃描儀獲取的點云數據拼接為完整儲油罐罐體罐壁輪廓點云數據是通過ICP配準算法實現。

7.根據權利要求2所述方法，其特征在于，結合RANSAC算法和最小二乘法，對每個切片的點云數據進行橢圓擬合，建立橢圓輪廓擬合方程，通過橢圓輪廓擬合方程計算得到擬合橢圓的中心點坐標。

8.根據權利要求2所述方法，其特征在于，結合RANSAC算法和最小二乘法，對所有擬合橢圓的中心點進行直線擬合，建立直線擬合方程，計算擬合直線與水平面的夾角A。