[发明专利]一种隧道三维激光点云数据去噪插值方法、系统及装置

权利要求书

1.一种隧道三维激光点云数据去噪插值方法，其特征在于，包括获取初始点云数据，以拱顶圆弧的圆心作为原点建立直角坐标系，计算所述点云数据中每个点的方位角及超欠挖值，经去噪及插值处理后计算断面超欠挖检测参数。

2.根据权利要求1所述的隧道激光点云去噪插值方法，其特征在于，所述去噪包括差值法去噪，所述差值法去噪包括:将所述点按照所述方位角的大小排序，计算相邻点的方位角差值及超欠挖值差值，当所述方位角差值小于第一预设阈值且所述超欠挖值差值大于第二预设阈值时进行分组去噪。

3.根据权利要求2所述的隧道激光点云去噪插值方法，其特征在于，所述分组去噪的具体方法包括基于所述第一预设阈值确定每个点的邻域，计算所述邻域内点的超欠挖值均值，基于所述邻域中每个点与所述均值的比较大小将所述邻域分成两组，根据每组中点的数量区分噪点和正常点，在少数组中的点为噪点，在多数组中的点为正常点。

4.根据权利要求3所述的隧道激光点云去噪插值方法，其特征在于，所述邻域的确定方法包括：基于某个点，以所述第一预设阈值的比例倍数确定所述点的邻域范围。

5.根据权利要求2所述的隧道激光点云去噪插值方法，其特征在于，所述第二预设阈值的确定方法包括：分别求出所述超欠挖值差值的最大值和最小值，以所述最大值与所述最小值之差的比例倍数作为所述第二预设阈值。

6.根据权利要求2所述的隧道激光点云去噪插值方法，其特征在于，所述去噪还包括均值法去噪，所述均值法去噪设置于所述差值法去噪之后，所述均值法去噪包括：经所述差值法去噪后，将剩余的点按照所述方位角的大小排序，基于所述第一预设阈值的比例倍数确定每个点的邻域，计算所述邻域内点的超欠挖值均值，求每个点与所述均值的差值，若差值大于第三预设阈值，则判定当前点为噪点。

7.根据权利要求1所述的隧道激光点云去噪插值方法，其特征在于，所述插值处理包括：将去噪后的点按照方位角大小排序，计算相邻点的方位角差值，当所述方位角差值大于第四预设阈值时，求解所述相邻点间的插值点的方位角及超欠挖值，将所述插值点添加至点云数据中。

8.根据权利要求1所述的隧道激光点云去噪插值方法，其特征在于，所述计算断面超欠挖检测参数包括通过角度积分的方法计算超欠挖面积，具体步骤包括：将点云数据按照方位角大小进行排序，计算相邻点方位角的差值，基于扇形面积公式计算所述相邻点与所述原点合围的扇形面积微元，筛选所述微元大于等于0的值并求和得到超挖面积，筛选所述微元小于0的值并求和得到欠挖面积，将所述超挖面积与所述欠挖面积求和得到超欠挖面积。

9.一种隧道三维激光点云数据去噪插值系统，其特征在于，包括数据接收模块、数据处理模块和结果生成模块：

所述数据接收模块，用于接收初始点云数据；

所述数据处理模块，包括预处理单元、去噪单元、插值单元、超欠挖计算单元：

所述预处理单元，基于所述初始点云数据，以拱顶圆弧的圆心为原点建立直角坐标系，计算每个点的方位角及超欠挖值后发送至所述去噪单元；

所述去噪单元，基于相邻两点间的方位角差值及超欠挖值差值，利用差值法去除噪点群；基于每个点邻域范围内超欠挖值均值，利用均值法去除离散噪点；将去除噪点后的点云数据发送至所述插值单元；

所述插值单元，基于去除噪点后的点云数据，计算相邻点的方位角差值，进而求解插值点的方位角及超欠挖值，将所述插值点添加至点云数据中后发送至超欠挖计算单元；

所述超欠挖计算单元，基于插值处理后的点云数据，计算超欠挖值和欠挖侵限处数；通过角度积分的方法，计算超欠挖面积，将计算结果发送至结果生成模块；

所述结果生成模块，用于输出去噪插值处理后的点云数据及断面超欠挖检测参数。

10.一种用于权利要求1-8任一所述隧道三维激光点云数据去噪插值方法的隧道三维激光点云数据去噪插值装置，其特征在于，所述装置包括处理器、存储器、总线，所述存储器存储可由处理器读取的指令及数据；所述处理器用于调用所述存储器中的指令及数据；所述总线连接各功能部件之间传送信息。