[发明专利]基于LiDAR点云数据的多墓墩向心结构计算方法

说明书

本发明公开了一种基于LiDAR点云数据的多墓墩向心结构计算方法，包括以下步骤：(1)根据多墓墩的空间布局设置若干个LiDAR扫描仪的测站，使各测站获取的LiDAR点云数据能够拼接出完整的多墓墩空间范围；(2)各测站获取包含非中心墓葬边界轮廓的LiDAR点云数据；(3)在物方坐标系下，对各测站所获取的LiDAR点云数据进行配准拼接、去噪、分割和边界轮廓提取；(4)根据处理好的LiDAR点云数据，确定各非中心墓葬主方向线；(5)根据得到的所有主方向线，计算中心墓葬的区域位置。本发明克服了目前具有向心结构的“一墩多墓”还是基于手工量测和人工判定、无法定量化和科学化研究的局限性，可实现的多墓墩向心结构的数字定量化判断和中心墓葬区域位置的自动解算。

技术领域

本发明涉及一种多墓墩向心结构计算方法，特别是设计一种基于LiDAR点云数据的多墓墩向心结构计算方法。

背景技术

土墩墓是江南地区周代墓葬中最为主要的一类墓葬形式，发现数量巨大，具有向心结构的“一墩多墓”是其中比较常见的现象。所谓的向心结构是指围绕整个土墩的中心，在其周围不同层面上排列多座墓葬，每座墓葬方向均大致朝向土墩的中心，中心墓葬与周围墓葬布局明确，并展示出明显的主从关系。

当前考古学上对土墩墓的向心性主要是基于传统测量手段手绘的地层线和遗迹轮廓，依据目测来判定，很少有真实数据和科学方法的验证。这种方式很难准确快速的记录结构复杂的墓葬发掘现场，工作效率较低，甚至会对现场造成破坏。而且分析方式多采用从地形地貌基础上初拟遗址和墓葬分布关系，从地方志、前期文物普查等文字资料中提取有效信息。这种分析方式不够严谨科学，存在一定的局限性。再加上考古现场环境复杂，考古的不可逆性以及人为因素、自然因素等的影响，传统考古测绘和分析方法已经不能完全满足当今数字化考古的需求。

发明内容

发明目的：本发明要解决的技术问题是提供一种基于LiDAR点云数据的多墓墩向心结构计算方法，解决目前具有向心结构的“一墩多墓”还是基于手工量测和人工判定、无法定量化和科学化研究的局限性，基于获取的三维点云数据，可实现的多墓墩向心结构的数字定量化判断和中心墓葬区域位置的自动解算。

技术方案：本发明所述的基于LiDAR点云数据的多墓墩向心结构计算方法，包括以下步骤：

(1)根据多墓墩的空间布局设置若干个LiDAR扫描仪的测站，使各测站获取的LiDAR点云数据能够拼接出完整的多墓墩空间范围；

(2)各测站获取包含非中心墓葬边界轮廓的LiDAR点云数据；

(3)在物方坐标系下，对各测站所获取的LiDAR点云数据进行配准拼接、去噪、分割和边界轮廓提取；

(4)根据步骤(3)中处理好的LiDAR点云数据，确定各非中心墓葬主方向线；

(5)根据步骤(4)中得到的所有主方向线，计算中心墓葬的区域位置。

进一步的，所述步骤(5)中的计算方法为：

(1)在所有主方向线中，依次遍历判断第i条主方向线与第j条主方向线是否构成平行关系，如果构成平行关系，则第i条主方向线、第j条主方向线和剩余的主方向线不组成三角形，其中1≤i≠j≤n，n为所有的主方向线的数量；

(2)上述步骤(1)中遍历判断完成后，不组成三角形的数量总计为m，得到用于计算向心结构的三角形数为

(3)计算得到各三角形相应的内切圆圆心坐标及半径；

(4)将各三角形对应的个内切圆依次与除三角形三条边之外的其余主方向线进行位置判断，遍历求得各个内切圆圆心与其余每条主方向线间的距离；

(5)若所得的距离大于此内切圆的半径，则不符合条件，最后筛选出满足与其余主方向线相交或相切的最小内切圆，此内切圆所在区域即为中心墓葬的区域位置。