[发明专利]基于激光点云的隧道限界分析方法、装置和系统有效

专利信息
申请号: 202010218307.4 申请日: 2020-03-25
公开(公告)号: CN111322985B 公开(公告)日: 2021-04-09
发明(设计)人: 汪俊;吴宇祥;鲁德宁 申请(专利权)人: 南京航空航天大学
主分类号: G01C7/06 分类号: G01C7/06
代理公司: 南京钟山专利代理有限公司 32252 代理人: 陈月菊
地址: 210016 江*** 国省代码: 江苏;32
权利要求书: 查看更多 说明书: 查看更多
摘要:
搜索关键词: 基于 激光 隧道 限界 分析 方法 装置 系统
【权利要求书】:

1.一种基于激光点云的隧道限界分析方法,其特征在于,所述隧道限界分析方法包括以下步骤:

S1,获取隧道点云数据;

S2,对隧道点云数据做圆柱拟合,提取隧道中轴线,结合隧道中轴线截取隧道断面;

S3,提取轨道点云子集;

S4,结合轨道点云子集构建限界轮廓基准线,提取隧道断面中心,结合约束条件进行限界-断面点云配准;

S5,对配准后的断面点云和限界轮廓点云进行分析,判断侵界情况。

2.根据权利要求1所述的基于激光点云的隧道限界分析方法,其特征在于,步骤S1中,所述获取隧道点云数据的过程包括以下步骤:

使用三维激光扫描仪对隧道进行扫描,获取隧道点云数据;

对所有的隧道点云数据进行分段截取。

3.根据权利要求2所述的基于激光点云的隧道限界分析方法,其特征在于,每段长度为10环管片。

4.根据权利要求1所述的基于激光点云的隧道限界分析方法,其特征在于,步骤S2中,所述对隧道点云数据做圆柱拟合,提取隧道中轴线,结合隧道中轴线截取隧道断面的过程包括以下步骤:

S21,采用高斯映射拟合方法对所述隧道点云数据进行圆柱拟合,提取得到隧道中轴线;

S22,基于隧道点云数据中任意一点p及该点的轴线方向,截取单个隧道点云断面数据,构建截平面;

S23,将隧道点云断面沿提取得到的隧道中轴线进行投影,得到二维断面数据。

5.根据权利要求1所述的基于激光点云的隧道限界分析方法,其特征在于,步骤S3中,所述提取轨道点云子集的过程包括以下步骤:

从隧道点云数据中提取轨道点云数据,分别选定两个轨道点云数据中的任意一点pi、pj,对两个轨道点云子集进行欧式距离聚类。

6.根据权利要求1所述的基于激光点云的隧道限界分析方法,其特征在于,步骤S4中,所述约束条件的获取过程包括以下步骤:

从两个轨道点云数据中选择各自对应的最高点,分别设定成z_maxi、z_maxj,根据两个最高点构建直线l,计算直线l的斜率k;

根据所述隧道断面数据进行ransac圆拟合,得到圆心c以及圆心的横坐标c.x;

设置两个约束条件:(1)限界轮廓包围框底边与直线l重合;(2)限界轮廓中心横坐标c0.x=c.x。

7.根据权利要求1所述的基于激光点云的隧道限界分析方法,其特征在于,步骤S5中,所述对配准后的断面点云和限界轮廓点云进行分析,判断侵界情况的过程包括以下步骤:

针对断面点云中任一点p_i,通过KNN检索出限界轮廓点云中的最近点p_in,通过侵界函数判断侵界情况;

所述侵界函数为:

S=||p_i-c||-||p_in-c||

其中,p_i为断面点云中任意点,p_in为通过KNN检索出限界轮廓点云的最近点;当侵界函数S0时,则判定为侵界,否则判定为不侵界。

8.一种基于激光点云的隧道限界分析装置,其特征在于,所述隧道限界分析装置包括:

数据获取模块,用于获取隧道点云数据;

预处理模块,用于预处理隧道点云数据,截取管片,提取隧道中轴线和轨道点云子集;其中,轨道点云子集用于后续处理模块中的点云配准;

分析模块,用于计算轨道直线和隧道圆心,通过约束条件将界限轮廓点云与断面点云配准,并结合配准后的数据进行限界分析。

9.根据权利要求8所述的基于激光点云的隧道限界分析装置,其特征在于,所述预处理模块包括:

截取单元,用于将点云数据分段进行截取;

轨道提取单元,用于从隧道点云数据中提取轨道点云数据,通过两个轨道点云子集进行欧氏聚类,提取得到两轨道点云子集。

10.一种基于激光点云的隧道限界分析系统,其特征在于,所述隧道限界分析系统包括三维扫描仪、处理器、存储器,和储存在存储器上用于实现权利要求1-7中任意一项中所述的隧道限界分析方法的程序;

所述隧道限界分析系统安装在隧道检测车上;

所述三维扫描仪与处理器连接,用于对隧道进行扫描,获取隧道点云数据,将获取的隧道点云数据发送至处理器。

下载完整专利技术内容需要扣除积分,VIP会员可以免费下载。

该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于南京航空航天大学,未经南京航空航天大学许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服

本文链接:http://www.vipzhuanli.com/pat/books/202010218307.4/1.html,转载请声明来源钻瓜专利网。

×

专利文献下载

说明:

1、专利原文基于中国国家知识产权局专利说明书;

2、支持发明专利 、实用新型专利、外观设计专利(升级中);

3、专利数据每周两次同步更新,支持Adobe PDF格式;

4、内容包括专利技术的结构示意图流程工艺图技术构造图

5、已全新升级为极速版,下载速度显著提升!欢迎使用!

请您登陆后,进行下载,点击【登陆】 【注册】

关于我们 寻求报道 投稿须知 广告合作 版权声明 网站地图 友情链接 企业标识 联系我们

钻瓜专利网在线咨询

周一至周五 9:00-18:00

咨询在线客服咨询在线客服
tel code back_top