[发明专利]基于激光遥感成像和3D打印技术的体积测量方法及系统

权利要求书

1.基于激光遥感成像和3D打印技术的体积测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.采用激光雷达扫描待测物并获得其激光雷达3D点云数据；

S2.根据所述激光雷达3D点云数据构建待测物的数字表面模型；

S3.导出所述数字表面模型所对应的打印文件，所述打印文件符合3D打印的文件格式要求；

S4.基于所述打印文件进行3D打印得到待测物的3D打印模型；

S5.利用间接测量法计算所述3D打印模型的体积；

S6.基于所述3D打印模型的体积按比例求得实际的待测物体积；

采用经典的自适应不规则三角网滤波算法TIN对其进行滤波处理， 通过设置所选点到TIN不规则三角网的平面距离及不规则三角网平面与连接筛选的点和小平面最近点的线之间的角度，算法从原始数据集迭代选择地面测量值来逐渐逼近地表，即逐渐加密从所筛选的点云产生的稀疏的不规则三角网以创建逼近原始地貌的地表模型；

测量林木体积时，采用移动窗口差分算法首先对点云数据进行网格化，获得每个网格内的最高点、最低点，作为初始数字表面模型DSM、数字高程模型DEM参考面，然后根据初始参考面，通过分别设定不同的阈值，对剩余未分类的点云进行细分，以将DSM、DEM进行细化，最后是由DSM与DEM进行差值运算生成冠层高度模型CHM用于后续步骤；

测量河床体积时，首先利用水域边界信息将落入水域边界内的原始LiDAR点云进行滤除，进而采用水域分段点云插值拟合生成水域内点云数据，将水域内点云数据与原始LiDAR点云数据进行合并，获得较完整的LiDAR点云数据，最后利用地面点，包含水域内点云，构建三角网生成高精度数字高程模型DEM并用于后续处理。

2.根据权利要求1所述的基于激光遥感成像和3D打印技术的体积测量方法，其特征在于，所述步骤S1还包括对获得的激光雷达3D点云数据进行去噪及滤波的预处理操作，从而对激光雷达3D点云数据进行目标区域外点云滤除。

3.根据权利要求1所述的基于激光遥感成像和3D打印技术的体积测量方法，其特征在于，所述步骤S3中基于Meshlab软件将所述数字表面模型网格化及平滑处理，并导出所述数字表面模型所对应的打印文件。

4.根据权利要求3所述的基于激光遥感成像和3D打印技术的体积测量方法，其特征在于，步骤S3所述的打印文件为stl格式。

5.根据权利要求1所述的基于激光遥感成像和3D打印技术的体积测量方法，其特征在于，所述步骤S5中通过排水法计算所述3D打印模型的体积。

6.基于激光遥感成像和3D打印技术的体积测量系统，其特征在于，包括：

数据获取模块，采用激光雷达扫描待测物并获得其激光雷达3D点云数据；

数字表面模型生成模块，用于根据所述激光雷达3D点云数据构建待测物的数字表面模型；

3D打印文件转换模块，用于导出所述数字表面模型所对应的打印文件，所述打印文件符合3D打印的文件格式要求；

3D打印模块，用于基于所述打印文件进行3D打印得到待测物的3D打印模型；

间接测量模块，用于利用间接测量法计算所述3D打印模型的体积；

待测物体积计算模块，用于基于所述3D打印模型的体积按比例求得实际的待测物体积。

7.根据权利要求6所述的基于激光遥感成像和3D打印技术的体积测量系统，其特征在于，所述数据获取模块还用于对获得的激光雷达3D点云数据进行去噪及滤波的预处理操作，从而对激光雷达3D点云数据进行目标区域外点云滤除。

8.根据权利要求6所述的基于激光遥感成像和3D打印技术的体积测量系统，其特征在于，所述3D打印文件转换模块基于Meshlab软件将所述数字表面模型网格化及平滑处理，并导出所述数字表面模型所对应的打印文件。

9.根据权利要求8所述的基于激光遥感成像和3D打印技术的体积测量系统，其特征在于，所述3D打印文件转换模块导出的打印文件为stl格式。

10.根据权利要求6所述的基于激光遥感成像和3D打印技术的体积测量系统，其特征在于，所述间接测量模块通过排水法计算所述3D打印模型的体积。