[发明专利]一种基于三维激光点云几何特征的建筑物变形监测方法

权利要求书

1.一种基于三维激光点云几何特征的建筑物变形监测方法，其特征在于包括以下数据处理流程：

(1)数据准备：利用三维激光扫描仪获取建筑群落的三维激光点云数据，通过数据获取过程中布设的黑白标靶进行多站点云拼接，将各个扫描站数据统一到同一坐标系下，设多站拼接后的点云为P；

(2)单体建筑物提取：对点云P进行地面点云滤除，随后进行连通成分分割，得到各个相互分离的点云子集C₁，C₂，....，C_n，从点云子集中自动提取出建筑物点云子集B₁，B₂，...，B_n，获得多个单体建筑物点云；

(3)建筑物线面拟合：针对步骤(2)中取得的单体建筑物点云分别进行平面和边缘探测，将建筑物点云拟合为几何体；

(4)线面几何参数提取：在步骤(3)模型拟合的基础上，取得各个几何体的定量参数；

(5)建筑物变形分析：将取得的几何体的定量参数与设计参数或多期拟合参数进行对比，分析建筑物几何参数的变形量；

步骤(2)中单体建筑物提取步具体包括：设点云P进行连通成分分割后的点云子集为C_i，i＝1～n，对于各个点云子集按下式进行平均曲率提取：

式①中，

MC_i为点云子集C_i的平均曲率，LC_j为点云子集C_i中某一点Q_j在一定邻域范围内的局部曲率，m为点云子集C_i中的点数；

其中，

式②中，

λ_k(k＝0,1,2)为点Q_j及其一定邻域范围内的所有点{Q}组成的协方差矩阵COV的三个特征值，且由大到小排列，即λ₀≥λ₁≥λ₂；其中，

式③中，

为邻域点集Q的几何中心坐标；

在获取各个点云子集的平均曲率MC之后，则根据MC的值设定阈值，若某一点云子集的MC小于某一阈值，则该点云子集被判定为建筑物点云B_i，i＝1～n；

所述几何体的定量参数包括垂直倾角、水平倾角、倾斜方向、表面平整度、挠度；

步骤(3)中针对步骤(2)中取得的单体建筑物点云分别利用基于改进的随机抽样一致性算法(M-RANSAC)进行平面和边缘探测；

所述基于改进的随机抽样一致性算法(M-RANSAC)是首先利用传统RANSAC算法进行平面探测与拟合，然后根据建筑物特征，对获取的平面大小、尺寸、法向量方向进行自动筛选，提取影响建筑物结构安全的主平面，最后利用提取的主平面相交获取建筑物的主要边缘线。

2.如权利要求1所述的基于三维激光点云几何特征的建筑物变形监测方法，其特征在于：所述几何体的定量参数包括垂直倾角、水平倾角、倾斜方向、表面平整度、挠度。