[发明专利]采用三维激光扫描反射率信息生成隧道内壁影像的方法

权利要求书

1.一种采用三维激光扫描反射率信息生成隧道内壁影像的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：定义衬砌环Q，衬砌环                                                由X₀,Y₀,Z₀,R,W,α,β参数定义，其中：为所述衬砌环中心轴线的中点，R为所述衬砌环的内径，W为衬砌环宽度，α为轴线在XOY平面的方位角，β为所述隧道轴线纵坡角；采用三维激光扫描获取所述隧道的各衬砌环点云数据，所述点云包括坐标和反射率信息；根据衬砌环在工程坐标系O-XYZ中的点云坐标，来确定衬砌环在XOY平面内投影矩形内的点集；将点集进行平移旋转，获得在里程坐标系o-xyz下的新点集；在点集中提取在里程坐标系o-xyz的xoy平面内投影矩形内的点集，其中该投影矩形中的A₂B₂与投影矩形中的D₁C₁共边，沿x轴平移衬砌环所在里程获得点集，点集为衬砌环在里程坐标系o-xyz的里程方向上的有序点集；之后将衬砌环内壁点云数据经等角正切投影展开至平面，利用投影后的点云反射率信息插值计算生成所述隧道的二维内壁影像。

2.根据权利要求1所述的一种采用三维激光扫描反射率信息生成隧道内壁影像的方法，其特征在于投影矩形在工程坐标系O-XYZ中的坐标为：

其中，为衬砌环上的点云数据,R为衬砌环内径，W为衬砌环宽度，α_i为衬砌环中心轴线在XOY平面的方位角，β_i为衬砌环中心轴线纵坡角。

3.根据权利要求1所述的一种采用三维激光扫描反射率信息生成隧道内壁影像的方法，其特征在于将工程坐标系O-XYZ中的点集坐标转换为在里程坐标系o-xyz下的点集，所采用的坐标转换公式为：

其中，为点集，R1、R2分别为：

，

    其中α_i为衬砌环中心轴线在XOY平面的方位角，β_i为衬砌环中心轴线纵坡。

4.根据权利要求1所述的一种采用三维激光扫描反射率信息生成隧道内壁影像的方法，其特征在于投影矩形在里程坐标系o-xyz中的坐标为：

点集在里程坐标系o-xyz中的坐标为：

    其中，R为衬砌环内径，W为衬砌环宽度，为点集。

5.根据权利要求1所述的一种采用三维激光扫描反射率信息生成隧道内壁影像的方法，其特征在于点集在oo-xxyyzz坐标系下的极坐标表示为：，，，沿yy轴经圆柱等角正切投影后各点的坐标为，，其中为切线与zz轴之间的夹角。

6.根据权利要求5所述的一种采用三维激光扫描反射率信息生成隧道内壁影像的方法，其特征在于角度取值为：。

7.根据权利要求1所述的一种采用三维激光扫描反射率信息生成隧道内壁影像的方法，其特征在于所述插值计算可以采用反距离权重插值算法、线性插值算法、邻近插值算法、自然邻居插值算法中的一种。