[发明专利]基于激光点云的隧道超欠挖检测方法

摘要

本发明公开了一种隧道超欠挖检测方法，包括以下步骤：S1、根据隧道线路的中线资料，设定断面厚度值和宽度值，进行隧道断面点云的自动分割；S2、将分割的断面点云投影至XOY平面上，采用凸包提取方法，进行断面点云轮廓线的自动提取，得到实测断面线；S3、利用隧道设计断面,计算其特征点至所述实测断面线的距离及方位，进行超欠挖的自动检测。本发明利用三维激光点云数据进行隧道超欠挖检测，采用半径搜索与矩形分割算法，实现断面点云的快速分割；基于多边形相交算法的超欠挖面积统计，适用于多种隧道类型的超欠挖检测；相对于传统的全站仪断面测量方式，其检测效率高、结果全面详实，测量精度满足超欠挖检测要求。

主权项

1.一种基于激光点云的隧道超欠挖检测方法，其特征在于,包括以下步骤：S1、根据隧道线路的中线资料，设定断面点云厚度值和宽度值，进行隧道断面点云的自动分割；S2、将分割的断面点云投影至XOY平面上，采用凸包提取方法，进行断面点云轮廓线的自动提取，得到实测断面线；S3、利用隧道设计断面,计算其特征点至所述实测断面线的距离及方位，进行超欠挖的自动检测，步骤S1中所述的隧道断面点云的自动分割包括以下步骤：1)线路横断面计算：利用隧道设计的中线资料，采用等间隔或在指定里程处，计算设计中线对应里程的平面坐标；根据线路设计的纵断面资料，计算所述中线对应里程的隧道中心高程值，进而获得断面点处隧道中心的三维坐标值，如需要计算断面处的轨道中心三维坐标值，则利用轨道与隧道中线设计高度值，将隧道中心高程值改正至轨道顶部高度上；利用相邻隧道断面点的平面坐标值，设定一定的断面线宽度，计算垂直于相邻断面点连线的横断面线，计算获得的横断面线与相邻断面点连线的法线向量一致，该横断面线在线路中线的平面投影点位于线路断面点上；2)隧道横断面点云的分割：利用步骤1)获得的所述横断面线，通过遍历所有激光点云，判断激光点至断面线的纵向距离以及至断面线的正交距离；根据设定的断面点云厚度与断面线的2个端点A和B进行计算，如果点Pi至断面线的纵向距离小于断面线AB的长度，且Pi至断面线的正交距离小于断面点云厚度，则Pi属于此断面点云，利用公式(1)完成隧道断面点云分割，式中：Pi：第i个激光点；Sectionk、Sectionother：第k个断面的点云、其它断面点云；LongPi、OrthoPi：第i个激光点至断面线的纵向距离、正交距离，单位为米；LengthAB：断面线AB的长度值，单位为米；Depth：断面点云厚度，单位为米。