[发明专利]一种基于声呐点云数据的水下施工控制事件自动获取方法

说明书

本发明公开了一种基于声呐点云数据的水下施工控制事件自动获取方法。所述方法包括以下步骤：步骤1：将初始点云分成底部平面及剩余点云；步骤2：对剩余点云再次分割，得到上排布平面；步骤3：对底部平面进行局外点滤除，滤除底部平面中干扰点云，得到下排布平面；步骤4：对上/下排布平面进行簇分类；步骤5：通过选取并比较点云簇的特征点的位置，筛选出边缘簇；步骤6：对上排布边缘簇进行直线拟合，对下排布边缘簇进行直线拟合，得到两条拟合直线的参数；步骤7：计算两条拟合直线间距离，得到排布的搭接宽度。本发明数据及其处理结果直观，而且相比于人工判读方法，结果准确稳定，排除了各种人为因素与环境因素的干扰，适用于多种水文与天气条件，可连续长时间作业。

技术领域

本发明属于声呐技术和三维数据处理的技术领域；具体涉及一种基于声呐点云数据的水下施工控制事件自动获取方法。

背景技术

沉排护岸工程是航道整治工程中常用的治理措施之一，沉排工程旨在保护沉排区域内河床底质不被水冲击腐蚀，从而达到护岸，护底，保护工程基础的目的；测量排布的搭接宽度用来评估沉排工程的施工状况，对现场施工进行实时指导。

目前实际使用的排布搭接宽度测量方法有：(1)潜水员下水进行摸测；(2)使用水下激光器或者成像声呐探测沉排区域，由操作员对获得的图像进行人工判读，这些方法均依赖于操作人员的经验与技术水平，且容易受到外部环境的干扰；(3)将多波束探测系统应用于沉排工程的监测，通过构建水下地形达到测量搭接宽度的目的。

发明内容

本发明是一套对三维声呐生成的点云数据进行处理的方法，目的是获取沉排护岸工程中排布搭接宽度。

本发明通过以下技术方案实现：

一种基于声呐点云数据的水下施工控制事件自动获取方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：将初始点云分成底部平面及剩余点云；

步骤2：对剩余点云再次分割，得到上排布平面；

步骤3：对底部平面进行局外点滤除，滤除底部平面中干扰点云，得到下排布平面；

步骤4：对上/下排布平面进行簇分类；

步骤5：通过选取并比较点云簇的特征点的位置，筛选出边缘簇；

步骤6：对上排布边缘簇进行直线拟合，对下排布边缘簇进行直线拟合，得到两条拟合直线的参数；

步骤7：计算两条拟合直线间距离，得到排布的搭接宽度。

所述步骤1中，对初始点云进行基于RANSAC理论的平面分割，将底部平面分割出来；

最优平面模型的选取见式：

A,B,C,D_最优＝A,B,C,D|max{p₁,p₂,...p_i,...p_k}

其中A，B，C，D为平面模型参数，p_i为局内点数，k为循环次数；

当次循环得到的局内点数大于之前循环得到的最大局内点数，则更新最大局内点数的值，并按照下式计算新的k值：

p为点云分割成功的概率，w为局内点数与点云总数的比值，n为确定一个模型所需点云数；

循环结束后，选取最大局内点数对应的平面模型参数作为平面分割的最优结果。

所述步骤2中，对分割出的底部平面后剩余的点云再次分割，使用RANSAC理论，将上排布平面从剩余点云中分割出来。