[發明專利]基于無人機的隧道巖體結構面信息的處理方法以及裝置

有效

• 申請號: 202211272391.3
• 申請日: 2022-10-18
• 公開（公告）號: CN115797256B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 邱士利;張浩;江權;李邵軍;徐鼎平
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/70;G06T7/11;G06T7/187;G06T17/05;G06T17/20
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司 11570
• 代理人: 田靈菲

1.一種基于無人機的隧道巖體結構面信息的處理方法，其特征在于，所述方法包括：

處理設備獲取無人機從被測隧道巖體區域采集到的圖像信息，所述被測隧道巖體區域配置有實體的三角形標靶，所述圖像信息的圖像內容中包含所述三角形標靶；

所述處理設備從所述圖像信息中提取出點云信息；

所述處理設備在所述點云信息的基礎上，使用Delaunay三角剖分算法進行點云表面重建，以建立對應的三維網格模型，所述三維網格模型由多個三角面片構成，每個所述三角面片計算了對應的法向量；

所述處理設備以所述三角形標靶的坐標為基準點，將所述法向量轉化為大地坐標系下的法向量；

所述處理設備基于區域生長算法對所述三維網格模型進行結構面識別，以將網格擬合成不同平面，求出所述不同平面的法向量并視為結構面的法向量，求出所述不同平面的傾向和傾角；

所述處理設備以所述三角形標靶的坐標為基準點，將所述法向量轉化為大地坐標系下的法向量，包括以下內容：

其中，A、B、C分別為所述三角形標靶的頂點，X_A、Y_A、Z_A為點A的坐標，X_B、Y_B、Z_B為點B的坐標，X_C、Y_C、Z_C為點C的坐標，和為向量AB和AC的單位矢量，為所述三角形標靶的法向向量；

根據電子羅盤測出三角形標靶的傾向與傾角，通過下式計算大地坐標系三軸的單位法向量：

其中，α₁、β₁分別為測出的所述三角形標靶的傾向和傾角；

構建出三角面片的法向向量(a,b,c)，通過下式完成對所述大地坐標系下的單位法向量轉換：

其中，(n_x,n_y,n_z)為局部坐標系下的法向量，(a,b,c)為完成轉換后的大地坐標系下的結構面法向量。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述處理設備從所述圖像信息中提取出點云信息之后，所述方法還包括：

所述處理設備對所述點云信息進行離群點去除處理以及濾波去噪處理。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述處理設備對所述點云信息進行濾波去噪處理，包括：

所述處理設備通過以下拉普拉斯公式，對所述點云信息進行濾波去噪處理：

其中，Δ和為拉普拉斯算子，所述拉普拉斯算子為笛卡兒坐標系中的所有非混合二階偏導數，x、y、z分別代表空間上的笛卡兒坐標。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述處理設備從所述圖像信息中提取出點云信息之后，所述方法還包括：

所述處理設備檢測所述點云信息中是否存在稀疏點云信息；

若存在，則所述處理設備安排無人機針對所述稀疏點云信息對應位置的補飛任務，以獲取所述稀疏點云對應位置的點云信息來代替所述稀疏點云信息。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述處理設備求出所述不同平面的傾向和傾角，包括：

設(e,f,g)為相應點云的法向量，

當f＞0，所述處理設備通過下式求出所述不同平面的傾向和傾角：

其中，α為傾向，β為傾角；

當f＞0，所述處理設備通過下式求出所述不同平面的傾向和傾角：

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

所述處理設備基于K-mens聚類算法，對所述不同平面的傾向和傾角進行聚類，得到所述被測隧道巖體區域的優勢結構面信息。