[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

说明书

本发明提供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；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。本发明的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，可根据点云数据自动识别大直径盾构隧道中隔墙，可减少人工操作时间。

技术领域

本发明涉及点云自动识别领域，尤其涉及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。

背景技术

近年来中国地下空间开发利用速度和基础设施建设速度正在不断加快，盾构法隧道技术也得到了迅速的发展，尤其在越江交通隧道领域，大直径盾构隧道大行其道。为隧道运营时通风及逃生等安全问题考虑，需要在隧道内设置中隔墙使隧道上、下行线运行于两独立空间内。

三维激光扫描技术是近年来发展的一种新型测量技术，具有测量效率高、测量信息丰富、测量精度高等优势。目前隧道三维激光扫描主要用于获取隧道轴线、全断面、水平直径、内壁激光反射率影像等测量成果上，在大直径盾构隧道内由于中隔墙的设置，使得隧道断面一侧呈圆弧状，一侧成直线段状，为自动化椭圆拟合求取直径带来不便，因此需要手动判断圆弧端和直线段端，再分别通过圆弧拟合和直线拟合求取水平直径。

因此，为了减少人工操作时间并充分利用三维激光扫描技术优势，目前尚缺乏且需要一种根据点云数据自动识别大直径盾构隧道中隔墙的方法。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供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，可根据点云数据自动识别大直径盾构隧道中隔墙，可减少人工操作时间。

为了实现上述目的，本发明提供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，y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。

优选地，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。

优选地，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。

优选地，所述第一夹角范围为：-127°＜θ＜-34°；所述第二夹角范围为：34°＜θ＜127°。

优选地，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；