[发明专利]一种基于激光三维数据的集料表面数量检测方法

说明书

本发明提供了一种基于激光三维数据的集料表面数量检测方法，包括：步骤1，获取当前集料三维点云数据，并对当前集料三维点云数据进行去噪；步骤2，获取去噪后的当前集料三维点云数据的局部拟合平面，并计算局部拟合平面的法向量，即得到当前集料的全部表面法线；步骤3，通过当前集料的每一条表面法线的起始点位置坐标对当前集料的多条表面法线进行聚类，得到N个聚类中心，即当前集料具有N个表面数量；步骤4，对多种形状集料集合中的每一个集料重复上述步骤，即可得到每个形状集料的表面数量。本发明利用激光三维数据，能够批量、快速、无损的对集料表面个数进行智能检测。

技术领域

本发明属于道路工程领域，具体涉及一种基于激光三维数据的集料表面数量检测方法。

背景技术

近年来我国在交通领域发展迅猛，已成为我国经济增长体系的主要组成部分。目前沥青混凝土被广泛应用于高速公路和城乡道路的修建中，沥青原材料的合格与否严重影响着集料颗粒形成嵌挤结构，而占据混合料绝大部分的集料颗粒是构成沥青混凝土的重要组成部分。因此，研究集料颗粒的形态特征是影响沥青混合料路用性能的关键因素。

粗集料棱角性属于形状特性中的宏观范畴，粗集料形状越接近立方体且棱角分明，越有利于矿料级配集料之间的相互嵌锁，集料表面角度变化越锐利，集料的棱角性就表现得越强。传统对集料棱角的量化一般是通过测量未压实松散集料颗粒样品的空隙率来推断集料颗粒的棱角或者采用流砂法，测量集料通过标准漏斗所需要的时间来粗略评价集料的形态特征。这些方法不仅费时、枯燥而且测量过程主观性较大，并且测量的集料是不可循环利用的。而目前的图像分析技术，虽然已经开发出了许多不同的算法和实验装置来量化集料颗粒形态特征，但这些技术多局限于基于二维图像处理，无法准确地表征集料颗粒的三维特征。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种基于激光三维数据的集料表面数量检测方法，解决现有技术无法快速、准确的检测出集料颗粒的表面个数的技术问题。

为了解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案予以实现：

一种基于激光三维数据的集料表面数量检测方法，包括以下步骤：

步骤1，从多种形状集料集合中任选一个集料作为当前集料，获取该当前集料三维点云数据，并对当前集料三维点云数据进行去噪，得到去噪后的当前集料三维点云数据；

步骤2，获取去噪后的当前集料三维点云数据的局部拟合平面，并计算局部拟合平面的法向量，即得到当前集料的全部表面法线；

包括：

步骤21，设去噪后的当前集料三维点云数据为p＝{p_i|i∈1，2，…，p_i∈R³}；选取去噪后的集料三维点云数据中的任一点p_i作为当前点p_i，其中p_i＝(x_i,y_i,z_i)；

步骤22，选取当前点p_i的k个邻域点，从k个邻域点中任选一个邻域点作为当前邻域点j，j＝1,2,...,k；

步骤23，计算当前点p_i与当前邻域点j所拟合的局部拟合平面P_ij，该局部拟合平面P_ij的法向量为n_ij；

步骤24，对法向量n_ij进行标准化，得到局部邻域点的协方差矩阵C_ij；

步骤25，计算协方差矩阵C_ij的特征值以及特征向量

步骤26，对k个邻域点中的每一邻域点均进行步骤23至步骤25的处理，得到k个特征值及其所对应的k个特征向量