[发明专利]一种基于圆柱拟合的隧道附近点云去除方法

说明书

本发明公开了一种基于圆柱拟合的隧道附近点云去除方法，包括激光点云获取；基于高斯映射拟合圆柱，提取隧道中轴线；基于中轴线，将点云数据投影至二维平面；将投影到二维平面上点云进行ransac圆拟合，去除附近点云，得到干净的隧道轮廓点云；将二维隧道点云反向映射至三维空间，实现去除隧道附近点云，本发明解决了现有技术中无法基于获取的三维点云数据实现快速去除隧道附近点云问题，进一步提高隧道形变分析的效率和准确性。

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种基于圆柱拟合的隧道附近点云去除方法。

背景技术

随着城市建设的快速发展，地铁隧道附近越来越多的建筑物导致了隧道的变形，进而存在隧道坍塌的威胁，严重威胁着人们生命财产安全。因此，对地铁隧道形变的检测是隧道检测和维护中的重要任务。

针对传统地铁隧道的形变检测，传统方法以手工检测为主，一方面，人为主观性过强，需要技术工人经过长期经验积累，另一方面，准确度和效率低下，总体不符合现代城市轨道交通发展需求。三维激光扫描技术是对激光测距的原理进行利用并以此获得数据的一种新型技术，具有实时性强，数据精度高，非接触性，主动性强等优点，可快速、精确获取地铁隧道点云数据，用作后续形变分析。

然而，基于采集的三维点云的数据处理和快速建模技术仍处于起步阶段，其中对隧道形变的分析主要是通过对隧道断面进行圆拟合或者椭圆拟合来实现。由于点云数据中包含大量噪声和异常点，直接对隧道点云进行形变分析，难以得到准确的结果。

针对现有技术中难以高效、高精度地实现隧道附近点云去除问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种基于圆柱拟合的隧道附近点云去除方法，以解决上述背景技术中提出的实际问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于圆柱拟合的隧道附近点云去除方法，包括以下步骤：

步骤1：通过三维激光扫描仪对隧道进行扫描，获取隧道结构的三维点云；

步骤2：基于获取的隧道三维点云数据，利用高斯映射拟合圆柱，提取隧道点云中轴线；

步骤3：沿中轴线方向，将隧道点云数据投影至二维平面；

步骤4：投影到二维平面上点云进行ransac圆拟合，去除附近点云，得到干净的隧道轮廓点云；

步骤5：二维隧道点云反向映射回三维空间，得到去除附件的隧道点云。

进一步的，所述步骤3具体包括在隧道点云外，选取一个与所述中轴线垂直的平面，作为基准投影平面；将隧道点云沿中轴线方向，投影至所述基准投影平面，得到二维隧道点云。

进一步的，所述步骤4具体包括选取所有所述二维隧道点云，作为RANSAC 算法的输入点，拟合得到干净的隧道轮廓点云。

进一步的，在所述步骤3中的原始隧道三维点云投影到二维平面前进行编号，每个三维点与二维点一一对应。

(三)有益效果

本发明解决了现有技术中无法基于获取的三维点云数据实现快速去除隧道附近点云问题，进一步提高隧道形变分析的效率和准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明实施例的基于圆柱拟合的隧道附近点云去除方法的流程图；