[发明专利]隧道三维激光数据综合去噪方法

说明书

本发明公开了一种隧道三维激光数据综合去噪方法，包括以下步骤：a、根据隧道预留变形量，设置点云到设计断面的距离阈值d；b、将点云与隧道的三维设计模型进行套接，计算点云中每一个点到设计断面的距离，若距离大于d，则认为该点为噪点，删除；若距离小于d，则认为该点为有效点，保留；c、根据扫描密度和实际场景，设置临近点数量N，平均距离阈值D；d、计算步骤b获得点云中的每一个点距其最近N个点的平均距离，若距离大于D，则认为该点为噪点，删除；若距离小于D，则认为该点为有效点，保留。本发明解决了人工去噪的效率低、精度低的问题。

技术领域

本发明涉及隧道三维激光技术应用领域。更具体地说，本发明涉及一种隧道三维激光数据综合去噪方法。

背景技术

三维激光扫描技术是一种新兴的全自动、高精度、立体扫描主动式遥感技术。它通过高速激光扫描测量的方法，大面积高分辨率地快速获取被测对象表面的三维坐标，得到所需的海量“点云数据”。可以快速、大量的釆集空间点位信息，为快速建立物体的三维影像模型提供了一种全新的技术手段。

三维激光扫描技术应用于隧道工程建设，可以采用扫描的点云数据进行隧道超欠挖分析、二衬厚度评估及隧道变形监测。但由于点云数据的采集过程容易受到仪器本身、扫描环境、目标物体表面介质等因素的影响，造成点云数据中含有大量不仅影响点云质量与后处理效果且增加了点云数据量的噪点。其中一类噪点是扫描过程中，无目标区域会存在由于光斑大小、空气中灰尘、光线折反射等原因造成孤立存在的扫描点。噪点的存在影响整个点云数据的分析效率和精度，从而影响相关分析结果准确性。传统去噪方式为手动去噪，但其耗时较长，一般为1～2个小时，不能实时快速进行去噪，另外采用手动去噪的方式可能会出现将非噪点删除的情况，影响后期数据处理效果。因此，为了提高三维点云的质量,一种合理有效的三维激光扫描数据去噪方法显得愈发重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种隧道三维激光数据综合去噪方法，实现了隧道三维激光扫描数据噪点快速处理，解决了人工去噪的效率低、精度低的问题，提升隧道三维激光数据处理及后期分析的整体效率。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种隧道三维激光数据综合去噪方法，包括以下步骤：

a、根据隧道预留变形量和超挖值，设置点云到设计断面的距离阈值d；

b、将点云与隧道的三维设计模型进行套接，计算点云中每一个点到设计断面的距离，若距离大于d，则认为该点为噪点，删除；若距离小于d，则认为该点为有效点，保留；

c、根据扫描密度和实际场景，设置临近点数量N，平均距离阈值D；

d、计算步骤b获得点云中的每一个点距其最近N个点的平均距离，若距离大于D，则认为该点为噪点，删除；若距离小于D，则认为该点为有效点，保留。

优选的是，所述去噪方法中还包括以下步骤：

e、根据不同材料对激光的吸收和反射率不同，仅保留步骤d获得的符合隧道表面材料反射率的点云，去除不符合反射率的点云。

优选的是，所述去噪方法中还包括以下步骤：

f、利用图像原理对步骤e获得的点云进行灰度化、二值化、膨胀处理，形成连通区域，设置像素值m，计算所有轮廓面积，将小于像素值m的轮廓删去，该操作将删去断面中密集的离群点群。

优选的是，所述步骤a中距离阈值d设定为：

初支段的d值大于初支设计预留变形加上隧道实际超挖值；

二衬段的d值大于二衬预留变形量。

优选的是，所述步骤b中三维设计模型是根据设计断面模型和设计轴线参数组合形成。

优选的是，所述步骤c中平均距离阈值D根据隧道点云扫描获得的点平均间距确定。