[发明专利]一种基于三维激光扫描技术的大型储罐安全检测系统与方法

权利要求书

1.一种基于三维激光扫描技术的大型储罐安全检测方法，其特征在于，包括三维场景可视化、大型储罐形变检测以及分析方法，其中：

所述三维场景可视化采用基于OGRE的三维场景可视化方法、储罐区三维场景的快速更新和相同罐体不同期数据的叠加分析方法；

所述大型储罐形变检测方法又包括切片提取方法、曲线拟合和形变分析方法，所述方法如下：

切片提取方法首先利用KD-Tree对原始点云数据建立拓扑关系，然后定义垂直于Z轴的平面为切片方向，并选择合适的截面点云厚度，实现罐体任意截面点云切片的提取；

曲线拟合方法首先对点云切片进行排序，然后采用三次B样条曲线拟合截面特征曲线，其原理如下：

式中P_i+k为控制顶点，n为曲线次数，由上式可以看出，B样条曲线是分段的。，若给定m+n+1个顶点，就可以定义m+1段n次参数曲线，式中F_k.n(t)是B样条基函数，表达式为：

从特征点集中每次取相邻的4个顶点，就可以构造一条三次B样条曲线，相邻的两段三次B样条曲线在连接处达到二阶连续；

形变分析方法采用最小二乘拟合点云切片中心，并将其拟合成直线，该直线与Z轴的夹角即为罐体的整体倾斜度；

形变分析方法在拟合的圈板特征曲线上等间隔选取n个特征点，并计算切片中心到这些特征点的距离r，通过计算r的平均值求得圈板的平均半径R和特征点所对应的直径为D，然后找出这些特征点对应直径的最小值和最大值，并计算它们的平均值D，最后根据椭圆度计算公式计算其椭圆度， 其椭圆度计算公式如下：

三维场景可视化方法可以采用数字地面模型作为搭建真实储罐区的底图，利用三维激光扫描技术获得的点云数据并进行模型构建实现储罐的真实分布。

2.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描技术的大型储罐安全检测方法，其特征在于，所述三维场景可视化方法采用八叉树场景管理器管理各个罐体，不仅可以快速定位罐体的绝对位置，而且可以根据生产实际增加、删减储罐，实现储罐区场景的快速更新。

3.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描技术的大型储罐安全检测方法，其特征在于，所述三维场景可视化方法可以在每个罐的节点下加入该罐体的不同期的扫描数据，比较分析该罐体的变形趋势。