[发明专利]隧道激光点云数据的去噪方法

说明书

本发明公开了一种隧道激光点云数据的去噪方法，包括以下步骤：A.对隧道激光点云数据进行拓扑结构构建；B.对具有拓扑结构的隧道激光点云数据进行滤波处理，以滤除噪声；C.对滤波后的隧道激光点云数据进行数据压缩处理；D.对压缩后的隧道激光点云数据进行特征提取。本发明可以降低点云数据的复杂度，减小数据处理难度；滤除离群噪声点，降低点云数据的数据量，从而降低后续流程的计算量，本发明还对点云数据进行特征提取，以进一步滤除点云数据中的异常值，特征的拟合效果具有较高的效率和较高的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及隧道施工领域，尤其是一种隧道激光点云数据的去噪方法。

背景技术

在山区地带，无论是修建铁路还是公路都需要开挖大量隧道。而在隧道施工主要使用钻爆法，超欠挖情况不可避免。隧道的超欠挖会直接影响到施工建设的成本和周期。如果不对超欠挖情况进行监控，可能还会产生较大的安全事故。

随着三维激光扫描系统的普及和扫描技术的发展，使用点云来进行真实空间测量的成本越来越低，而效率和精度在逐渐提升。因此，如果将三维激光技术应用到隧道施工中，以对隧道开挖情况进行还原，将会大幅提高隧道施工效率，同时有利于降低隧道施工的成本。

然而，开挖隧道由于需要挖掘、爆破，加上所处环境中空气流通性弱，在开挖隧道现场会悬浮大量的粉尘颗粒，如果直接利用现场扫描的数据，将会对后续的计算带来较大的误差。此外，三维激光扫描后的数据属于无序点数据，需要设计复杂的算法才可进行直接计算。再有，三维激光扫描后的点云数据数据量较大，随着扫描面积的增加，对于数据的后续处理将会消耗较大的计算量。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种隧道激光点云数据的去噪方法。以降低点云数据的复杂度，去除点云数据中的噪声，同时为减小后续计算过程的计算量提供基础。

本发明采用的技术方案如下：

一种隧道激光点云数据的去噪方法，其包括：

A.对隧道激光点云数据进行拓扑结构构建；

B.对具有拓扑结构的隧道激光点云数据进行滤波处理，以滤除噪声；

C.对滤波后的隧道激光点云数据进行数据压缩处理。

拓扑结构的构建可以固定点云数据结构，去除数据集的无序性，从而降低点云数据的复杂度，便于后续过程的直接处理。滤波操作可以滤除点云数据中的噪音(如粉尘颗粒数据)。对点云数据进行压缩可以减小点云数据的数据量，从而减小后续处理过程的计算量。

进一步的，去噪方法还包括：

D.对压缩后的隧道激光点云数据进行特征提取。

对点云数据进行特征提取，可以进一步滤除点云数据中的异常值。

进一步的，所述步骤D具体为：使用随机采样一致性方法拟合出压缩后的隧道激光点云数据的数学模型。

随机采样一致性方法的任意两次迭代之间没有数值上的联系，所以可以并行化，进而提高数据处理效率。同时采用随机采样一致性方法进行特征拟合的鲁棒性强。

进一步的，所述步骤A中，将隧道激光点云数据构建为树形拓扑结构。

进一步的，所述步骤B中，使用基于统计的滤波算法对具有拓扑结构的隧道激光点云数据进行滤波处理。

进一步的，所述步骤C中，采用体素体采样法对滤波后的隧道激光点云数据进行压缩处理。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：