[發(fā)明專利]隧道點(diǎn)云法線方向調(diào)整方法、裝置、設(shè)備及可讀存取介質(zhì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211571435.2
• 申請(qǐng)日: 2022-12-08
• 公開（公告）號(hào): CN115830269B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周清華;楊璟林;李純;劉改;黃文超;韓廣暉;張軒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): G06T17/20
• 分類號(hào): G06T17/20
• 代理公司: 北京集智東方知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11578
• 代理人: 陳亞斌;關(guān)兆輝

1.一種隧道點(diǎn)云法線方向調(diào)整方法，其特征在于，包括：

獲取隧道原始點(diǎn)云，并對(duì)所述隧道原始點(diǎn)云進(jìn)行預(yù)處理和添加索引得到點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

基于預(yù)設(shè)的分段算法將所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行分段與段內(nèi)細(xì)分，并提取得到隧道頂點(diǎn)數(shù)據(jù)；

將所述隧道頂點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行鄰域搜索和法線夾角平均值計(jì)算得到種子點(diǎn)，并根據(jù)z軸方向?qū)ΨN子點(diǎn)的法線進(jìn)行一致性調(diào)整；

根據(jù)所述種子點(diǎn)、預(yù)設(shè)的領(lǐng)域最小夾角算法和預(yù)設(shè)的數(shù)組標(biāo)記策略建立法線調(diào)整數(shù)學(xué)模型，將所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)作為所述法線調(diào)整數(shù)學(xué)模型的輸入值得到調(diào)整結(jié)果；

其中，將所述隧道頂點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行鄰域搜索和法線夾角平均值計(jì)算得到種子點(diǎn)，并根據(jù)z軸方向?qū)ΨN子點(diǎn)的法線進(jìn)行一致性調(diào)整，包括：

根據(jù)所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)構(gòu)建搜索樹，并基于鄰域搜索算法對(duì)所述隧道頂點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行鄰域搜索得到鄰域點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述鄰域點(diǎn)云數(shù)據(jù)計(jì)算得到法線夾角平均值數(shù)據(jù)，并篩選出所述法線夾角平均值數(shù)據(jù)中的最小值，將所述最小值對(duì)應(yīng)的點(diǎn)作為種子點(diǎn)，計(jì)算公式為：

a_i＝abs[arccos(n_cx*n_ix+n_cy*n_iy+n_cz*n_iz)]；

其中，a_i為法線夾角，aver為法線夾角平均值，n_cx為隧道頂點(diǎn)數(shù)據(jù)的x軸方向法線，n_cy為隧道頂點(diǎn)數(shù)據(jù)的y軸方向法線，n_cz為隧道頂點(diǎn)數(shù)據(jù)的z軸方向法線，n_ix為鄰域點(diǎn)云數(shù)據(jù)的x軸方向法線，n_iy為鄰域點(diǎn)云數(shù)據(jù)的y軸方向法線，n_iz為鄰域點(diǎn)云數(shù)據(jù)的z軸方向法線，k為K近鄰的個(gè)數(shù)；

將所述種子點(diǎn)按照z軸方向一致調(diào)整法線方向；

其中，根據(jù)所述種子點(diǎn)、預(yù)設(shè)的領(lǐng)域最小夾角算法和預(yù)設(shè)的數(shù)組標(biāo)記策略建立法線調(diào)整數(shù)學(xué)模型，將所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)作為所述法線調(diào)整數(shù)學(xué)模型的輸入值得到調(diào)整結(jié)果，包括：

基于所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)建立標(biāo)記數(shù)組并對(duì)所述標(biāo)記數(shù)組進(jìn)行初始化處理，初始化后的所述標(biāo)記數(shù)組的索引項(xiàng)與所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)的索引項(xiàng)相互對(duì)應(yīng)；

基于所述種子點(diǎn)對(duì)所述標(biāo)記數(shù)組進(jìn)行初始化處理得到初始標(biāo)記數(shù)組，所述初始標(biāo)記數(shù)組包括已標(biāo)記索引項(xiàng)和未標(biāo)注索引項(xiàng)，所述已標(biāo)記索引項(xiàng)包括所述種子點(diǎn)對(duì)應(yīng)的索引項(xiàng)；

對(duì)所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行k近鄰域搜索和法線夾角計(jì)算得到優(yōu)先級(jí)隊(duì)列；

根據(jù)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列的順序?qū)?duì)應(yīng)的所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞調(diào)整，并將所述初始標(biāo)記數(shù)組中對(duì)應(yīng)的未標(biāo)記索引項(xiàng)更改為已標(biāo)記索引項(xiàng)，直到所述初始標(biāo)記數(shù)組中所有的未標(biāo)記索引項(xiàng)均更改為已標(biāo)記索引項(xiàng)則完成調(diào)整。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道點(diǎn)云法線方向調(diào)整方法，其特征在于，所述基于預(yù)設(shè)的分段算法將所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行分段與段內(nèi)細(xì)分，并提取得到隧道頂點(diǎn)數(shù)據(jù)，包括：

根據(jù)所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)計(jì)算得到x軸方向長度和y軸方向長度，并選取所述x軸方向長度和所述y軸方向長度中最大值的方向作為掃描前進(jìn)方向；

根據(jù)所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)、所述掃描前進(jìn)方向和預(yù)設(shè)的分段算法計(jì)算得到分段結(jié)果；

根據(jù)所述分段結(jié)果和預(yù)設(shè)的段內(nèi)細(xì)分算法計(jì)算得到段內(nèi)細(xì)分結(jié)果；

篩選所述段內(nèi)細(xì)分結(jié)果中每個(gè)細(xì)分段內(nèi)所有點(diǎn)的z軸方向最大值并進(jìn)行降噪處理得到隧道頂點(diǎn)數(shù)據(jù)。