[发明专利]隧道轴线拟合方法及在超欠挖方量计算上的应用

权利要求书

1.一种基于激光点云数据的隧道轴线拟合方法，其特征在于，包括以下步骤：

A.隧道点云数据的预处理步骤，依次包括数据拓扑结构建立、数据滤波、数据压缩、数据拼接和特征拟合步骤，所述隧道点云数据为通过三维激光扫描系统对开挖隧道进行扫描后得到的三维点云数据；

B.基于预处理结果进行隧道轴线拟合的步骤，依次包括对预处理结果中的初砌面部分进行表面法向量评估的步骤，和在表面法向量评估后进行的隧道轴线拟合步骤。

2.如权利要求1所述的基于激光点云数据的隧道轴线拟合方法，其特征在于，所述步骤B中，对初砌面部分进行表面法向量评估的方法为：采用移动最小二乘法对初砌面部分进行表面法向量评估。

3.如权利要求1所述的基于激光点云数据的隧道轴线拟合方法，其特征在于，所述步骤B中，在表面法向量评估后进行的隧道轴线拟合的方法为：采用主成分分析法拟合隧道的轴线方向。

4.如权利要求1所述的基于激光点云数据的隧道轴线拟合方法，其特征在于，所述步骤A中，对隧道点云数据建立的拓扑结构为：树形拓扑结构。

5.如权利要求1所述的基于激光点云数据的隧道轴线拟合方法，其特征在于，所述步骤A中，采用采用基于统计的滤波方法对隧道点云数据进行去噪。

6.如权利要求1所述的基于激光点云数据的隧道轴线拟合方法，其特征在于，所述步骤A中，使用体素体下采样算法对隧道点云数据进行压缩。

7.如权利要求1所述的基于激光点云数据的隧道轴线拟合方法，其特征在于，所述步骤A中，数据拼接步骤包括粗拼接步骤和精拼接步骤。

8.如权利要求7所述的基于激光点云数据的隧道轴线拟合方法，其特征在于，所述粗拼接步骤采用重心重合的方法，所述精拼接步骤采用迭代最近点的方法。

9.如权利要求1所述的基于激光点云数据的隧道轴线拟合方法，其特征在于，所述步骤A中，特征拟合步骤采用随机采样一致性的方法拟合出数据集中的数学模型，以提取出数据集的特征。

10.如权利要求1～9任一所示的基于激光点云数据的隧道轴线拟合方法在超欠挖方量计算上的应用。