[发明专利]一种隧道三维激光数据预处理的方法

说明书

本发明公开了一种隧道三维激光数据预处理的方法，包括以下步骤：S1，进行扫描，得到隧道初支、二衬区段的三维点云数据；S2，将三维点云数据转换成xyz格式文件，并获取拼接点、控制点的相对坐标；S3，利用拼接点的相对坐标将扫描的各站点云数据拼接成一个整体，将拼接后的点云数据转化至隧道绝对坐标上；S4，计算裁剪边界，删除各站扫描之间重叠数据以及远距离无效数据；S5，将步骤S4处理后的隧道三维激光数据进行抽稀处理，得到简化后的隧道初支、二衬区段的三维点云数据。本发明对隧道三维激光扫描数据进行高精度快速预处理，提升了三维激光数据处理分析的整体效率，可广泛应用于隧道三维激光技术应用领域。

技术领域

本发明涉及隧道三维激光技术应用领域。更具体地说，本发明涉及一种隧道三维激光数据预处理的方法。

背景技术

三维激光扫描仪作为三维监测与检测领域的前端技术，集成了多种高新技术的新型测绘仪器，采用非接触式高速激光测量方式，在复杂的现场和空间可以实现对被测物体进行快速扫描测量，直接获得激光点所接触的物体表面的水平方向、天顶距、斜距等，自动存储并计算，获得点云数据，能够较好的满足三维监测与检测的需求。

但隧道为一种特殊的狭长结构，因为扫描仪自身存在精度和扫描入射角限制的要求，三维激光扫描仪仅用一站扫描往往无法获取整个所需扫描区段的点云，所以隧道扫描工作要进行多站扫描，每个站在进行扫描的时候，使用的是自己这个站的坐标系，需将各个站使用的各自的坐标系转换到同一个坐标系中。同时，由于三维激光扫描获取海量的点云数据，实物模型表面细节更加丰富，但海量的点云数据给计算机的存储、后期处理以及绘制速与和传输效率等带来了严峻问题。因此，需根据应用和要求的不同，点云数据中并不是所有的数据都是必要的，需要在模型表达精确度与对点云数据的处理效率上找到一个折中的办法，通过不同程度的从原始点云数据中简化后保留对模型表达有用的信息。

发明内容

本发明的目的是提供一种隧道三维激光点云数据预处理的方法，对隧道三维激光扫描数据进行高精度快速预处理，提升了三维激光数据处理分析的整体效率。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种隧道三维激光数据预处理的方法，包括以下步骤：

S1，采用三维激光扫描仪对隧道初支、二衬区段进行扫描，并确定各站点间的拼接点、控制点，得到隧道初支、二衬区段的三维点云数据；

S2，将步骤S1得到的三维点云数据从云点数据文件转换成xyz格式文件，并获取拼接点、控制点的相对坐标；

S3，利用拼接点的相对坐标将扫描的各站点云数据拼接成一个整体，再利用控制点的相对坐标以及控制点的绝对坐标将拼接后的点云数据整体转化至隧道绝对坐标上；

S4，根据测站和标靶的绝对坐标，计算裁剪边界，删除各站扫描之间重叠数据以及远距离无效数据；

S5，将步骤S4处理后的隧道三维激光数据进行抽稀处理，得到简化后的隧道初支、二衬区段的三维点云数据。

优选地，所述步骤S2具体包括：

将步骤S1得到的三维点云数据导入三维激光扫描仪配套的软件，并利用该软件将三维点云数据从云点数据文件转换成xyz格式文件，提取拼接点、控制点的相对坐标。

优选地，在步骤S1中，三维激光扫描仪在扫描前进行调平，则步骤S3中各站点云数据之间拼接只需两个拼接点，拼接后的点云转换到绝对坐标只需两个控制点。

优选地，步骤S3中拼接后的点云通过控制点转换到绝对坐标形成的误差，均匀计算至每个控制点，得到控制点的数据转化误差E1；

由于控制点误差造成的两测站间点云拼接的误差，同样均匀计算至两测站间的拼接点，得到拼接点的点云拼接误差E2；

判断E1、E2是否均在1-2mm以内；