[发明专利]基于地面三维激光点云实现地质体产状自动提取的方法

摘要

本发明公开了一种基于地面三维激光点云实现地质体产状自动提取的方法，利用三维点云数据空间位置和颜色信息，结合图像分割和拐点检测技术实现地质体出露面和未出露面产状自动提取。包括如下步骤：点云数据采集和预处理；获取点云数据的txt文本格式；采用最近邻法将点云数据重采样到二维图像；分割二维图像；评价图像分割精度；分别拟合地质体出露面和未出露面，并计算其产状；其中地质体未出露面在二维图像上表现为线状要素，且线条走向的大角度变化代表未出露面产状的变化，因此，计算未出露面产状较复杂，涉及拐点检测、赤平投影等技术。本发明在地质体产状提取方面，具有十分重要的实际应用价值，大量减少了危险且耗时耗力的实地测量工作。

主权项

一种基于地面三维激光点云实现地质体产状自动提取的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：（1）通过三维激光扫描仪采集三维激光点云数据；（2）对步骤1采集的三维激光点云数据进行预处理，包括赋色、配准、去噪操作；（3）获取点云数据的txt文本格式，该文本的每一行包含一个点云数据的空间坐标XYZ和颜色信息RGB；根据其空间坐标，采用最近邻法将点云数据重采样到二维图像，即将三维点投影到二维图像上，该图像包含6个图层数据，即点云数据的X、Y、Z、R、G、B；（4）基于点云数据的颜色信息，对步骤3中获取的二维图像进行分割；采用监督评价方法评价图像分割精度，不断调整分割参数直到分割精度达到阈值；（5）地质体出露面和未出露面在二维图像上分别表现为面状要素和线状要素，即分割对象和分割边界线，当分割精度达到设定阈值时，对于出露地质体，利用组成该对象的三维点，采用最小二乘法拟合结构面并计算其产状；对于未出露地质体，只能扫描到其边界线上的点云数据，且边界线走向的大角度变化代表其产状的变化，因此其产状的计算较出露面复杂，具体包括以下步骤：（5.1）利用8k邻域链码和道格拉斯‑普克抽稀算法检测边界拐点，其中，k为大于等于2的整数；（5.2）以拐点为分隔点，根据边界线上点云数据的空间坐标XYZ，利用最小二乘法分段拟合地质体未出露结构面并计算其产状；（5.3）将步骤5.2中计算得到的地质体产状进行赤平投影，对产状相近的地质体进行归类，并赋予同一标志；合并具有相同标志的相邻地质体，即相邻分界线，对于孤立的地质体，如果其相邻地质体属于同一类，则将该孤立地质体与其相邻地质体归为一类，然后分别根据每类边界点拟合平面并计算产状；重复步骤5.3，直到相邻地质体产状均不相同。