[发明专利]顾及三维拓扑的地下工井设施建模方法

权利要求书

1.顾及三维拓扑的地下工井设施建模方法，其特征在于，步骤包括：

1)通过扫描获得原始点云，进行点云精简；

2)提取出工井点云主轴；

3)将原始点云旋转，使得原始点云沿着主轴方向正立三维空间中；

4)构建三角面片实现工井模型的简易化建模

a)工井顶面点云提取并进行平面拟合；

b)工井底面点云提取并进行平面拟合；

c)依据顶面边界线、底面边界线和顶面和底面之间的高度构建三角面片以进行贴合点云数据的简易化建模；

5)工井模型部件构建，所述工井模型部件构建包括工井管孔构建和工井内部电缆构建，所述工井管孔构建的步骤包括：

a)依据原始点云数据与生成模型参数进行点云与模型的平面分离，

b)对于分离出的点云平面通过旋转投影，提取边界线，从而拟合管孔中心及半径；

c)根据步骤b)提取出的圆心及半径构建球，使球与模型平面进行拓扑重构以及剖分构建带有管孔的模型；

所述工井内部电缆构建方法为采用两个节点的三次Hermite插值实现电缆途经点的插值从而优化电缆模型。

2.根据权利要求1所述的顾及三维拓扑的地下工井设施建模方法，其特征在于，所述点云精简的步骤包括：

21)将点云模型进行空间网格划分；

22)在每个网格内依据给定距离阈值对点云模型沿着空间三个方向划分成多个小网格；

23)所述小网格按照其对应编码值按升序或降序排列。

3.根据权利要求1所述的顾及三维拓扑的地下工井设施建模方法，其特征在于，在步骤2)中，利用OBB包围盒方法获取轴向，并将最长边的方向作为几何体的主方向，对于主轴选取错误的情况根据精度信息进行主轴调整。

4.根据权利要求1所述的顾及三维拓扑的地下工井设施建模方法，其特征在于，在步骤3)中，按照四元数旋转方法将原始点云旋转，使得原始点云沿着主轴方向正立与三维空间中。

5.根据权利要求1所述的顾及三维拓扑的地下工井设施建模方法，其特征在于，在步骤4)中，通过计算点云的最高点z_max，以及最低点z_min，设置分层个数N，则每层距离为(z_max-z_min)/N，依次从顶层往下提取点云直到满足一定个数的点云为止。

6.根据权利要求1所述的顾及三维拓扑的地下工井设施建模方法，其特征在于，在步骤4)中，采取多次平面拟合的方式进行顶部点云提取，具体方法如下：

61)通过Ransac算法进行平面拟合，在参数提取时通过重心化点云坐标，实现平面拟合的优化；

62)根据拟合参数再在整体点云中提取与该平面一定距离阈值的点云，并逐渐缩小阈值进行多次迭代处理得到最终没有缺失的顶面点云数据。

7.根据权利要求1所述的顾及三维拓扑的地下工井设施建模方法，其特征在于，所述构建三角面片以进行贴合点云数据的精细化简易模型建模步骤包括：

71)首先在边集合中找到一条邻接三角形数量为1的边，该边的两个端点分别作为多边形边界的前一点与当前点；

72)在当前点的邻接三角形中寻找邻接三角形数量为1的边且该边的两个端点有且只有一点与当前点或前一点重合；

73)端点中非重合端点作为多边形边界的后续点，通过递归方法依次寻找边界其他后续点，直到与第一点重合时结束此次边界提取；

74)进入下一次循环提取下一条边界直至所有边界提取完毕。

8.根据权利要求6所述的顾及三维拓扑的地下工井设施建模方法，其特征在于，采用Ransac算法进行空间圆拟合，通过设置半径阈值提取井口参数。