[发明专利]基于点云数据自动识别大直径盾构隧道中隔墙的方法

权利要求书

1.一种基于点云数据自动识别大直径盾构隧道中隔墙的方法，包括步骤：

S1：通过一三维激光扫描装置获取一大直径盾构隧道每一通道的各断面的点云数据，所述点云数据包括所述断面内各扫描点的三维坐标(x，y，z)，其中x表示当前断面X轴的坐标值，v表示当前断面Y轴的坐标值，z表示当前所述断面Z轴的坐标值；所述X轴沿所述断面的水平方向设置，所述Y轴沿当前所述断面的轴向设置，所述Z轴沿当前所述断面的竖直方向设置；

S2：计算各所述扫描点与对应所述断面竖直方向所呈的夹角θ；

S3：根据所述夹角θ自所述点云数据中提取获得不同种类的一第一点云集和一第二点云集；所述种类包括隧道管片端点云集和中隔墙端点云集；

S4：识别并确定所述第一点云集和所述第二点云集的种类；

所述S4进一步包括步骤：

对所述第一点云集和所述第二点云集采用最小二乘法进行直线拟合，直线方程为：x＝k·y+b，其中k表示斜率，b表示截距；

分别计算所述第一点云集和所述第二点云集直线拟合后的中误差；

比较两所述中误差的大小，较小的一所述中误差所对应的所述第一点云集或所述第二点云集为所述中隔墙端点云集；较大的一所述中误差所对应的所述第一点云集或所述第二点云集为所述隧道管片端点云集。

2.根据权利要求1所述的基于点云数据自动识别大直径盾构隧道中隔墙的方法，其特征在于，所述夹角θ朝向当前所述断面的X轴正向的为正值，所述夹角θ朝向当前所述断面的X轴负向的为负值。

3.根据权利要求2所述的基于点云数据自动识别大直径盾构隧道中隔墙的方法，其特征在于，所述S3步骤进一步包括步骤：

S31：设置一第一夹角范围和一第二夹角范围；

S32：自所述点云数据中提取所述夹角θ在所述第一夹角范围内的所述点云数据形成所述第一点云集；自所述点云数据中提取所述夹角θ在所述第二夹角范围内的所述点云数据形成所述第二点云集。

4.根据权利要求3所述的基于点云数据自动识别大直径盾构隧道中隔墙的方法，其特征在于，所述第一夹角范围为：-127°＜θ＜-34°；所述第二夹角范围为：34°＜θ＜127°。

5.根据权利要求4所述的基于点云数据自动识别大直径盾构隧道中隔墙的方法，其特征在于，所述中误差的计算步骤包括：

建立一误差方程v_n：v_n＝y_n·k+b-x_n (1)；

其中，x_n为第n所述点云数据的当前断面X轴的坐标值，y_n为第n所述点云数据的当前断面Z轴的坐标值；

根据所述误差方程v_n建立一误差矩阵V；

V＝[v₁，v₂，...，v_n]^T，L＝[x₁，x₂，…，x_n]^T

其中满足V^TV＝min，min为V^TV的最小值；求解获得：

利用一中误差公式计算获得所述中误差：

其中，σ为所述中误差，n为所述第一点云集或所述第二点云集中所述点云数据的个数。

6.根据权利要求5所述的基于点云数据自动识别大直径盾构隧道中隔墙的方法，其特征在于，所述S4步骤后还包括步骤：

S5：根据所述第一点云集直线拟合后的中误差和所述第二点云集直线拟合后的中误差，判断当前断面位于所述大直径盾构隧道的一中隔墙的左侧或右侧。

7.根据权利要求6所述的基于点云数据自动识别大直径盾构隧道中隔墙的方法，其特征在于，所述S5步骤中：

当所述第一点云集直线拟合后的中误差小于所述第二点云集直线拟合后的中误差时，判断当前断面位于所述中隔墙的右侧；

当所述第一点云集直线拟合后的中误差大于所述第二点云集直线拟合后的中误差时，判断当前断面位于所述中隔墙的左侧。