[发明专利]一种基于机器视觉的桥梁构造三维立体建模方法

权利要求书

1.一种基于机器视觉的桥梁构造三维立体建模方法，其特征在于，包括步骤：

S100，使用3D模型软件绘制桥梁的原始3D模型，在原始3D模型表面布设网格，每个网格均对应有独自的编码及其原始空间坐标；提取原始空间坐标中的特殊点作为定位点；

S200，利用定位点锁定三维激光扫描设备扫描初始位置后，通过三维激光扫描设备扫描桥梁，获取高精度的三维点云数据；根据所述网格大小，提取点云数据形成列表，并对列表内每个点云数据的空间坐标点进行与网格编码相应的编码；

S300，根据编码，在列表中提取相应的实时空间坐标值，并获取相应的原始空间坐标值；对实时空间坐标值和原始空间坐标值的进行对比分析，更新原始3D模型，获得目标桥梁的实况3D模型。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的桥梁构造三维立体建模方法，其特征在于：所述定位点包括桥梁端点、边缘点和/或转角点。

3.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的桥梁构造三维立体建模方法，其特征在于：利用所述定位点锁定三维激光扫描设备面对的方向和倾角，在不同荷载工况下，获取每个编码下点的空间坐标值。

4.根据权利要求3所述的一种基于机器视觉的桥梁构造三维立体建模方法，其特征在于：根据所述实时空间坐标值和原始空间坐标值进行差值计算，获取两个坐标之间的偏差；若偏差在所设定的误差范围内，则原始空间坐标保持不变；若偏差超出所设定的误差范围，则由实时空间坐标值代替原始空间坐标值，修正原始3D模型，获得目标桥梁的实况3D模型。

5.根据权利要求4所述的一种基于机器视觉的桥梁构造三维立体建模方法，其特征在于：在所述三维激光扫描设备扫描桥梁时，调节三维激光扫描设备的激光束，使激光束在路径距离下的激光光斑在垂直入射时光斑半径满足如下方程：

其中，W₀是激光最小半径，λ是激光波长，D是距离；在λ一定的情况下，扫描桥梁表面的光斑直径大小也增大随着距离的增大而增大。

6.根据权利要求5所述的一种基于机器视觉的桥梁构造三维立体建模方法，其特征在于：所述三维激光扫描设备初始定位时，通过激光测距和测角共同优化点云精度，中心定位的标准偏差方程：

其中，激光光束直径为λ，定位角度变化为(α,β)，G_τ(α，β)为由光束发散导致光束中心和光束宽度的不确定性方程；

其中，

7.根据权利要求1-6中任一所述的一种基于机器视觉的桥梁构造三维立体建模方法，其特征在于：将所述网格根据桥梁组成划分为多个区域，在每个区域中均提取原始空间坐标中的特殊点作为区域定位点，三维激光扫描设备通过锁定区域定位点确定扫描区域，获取该区域内的三维点云数据；根据所述网格大小，提取区域内点云数据的空间坐标形成区域列表，并对区域列表内每个空间坐标点进行与网格编码相应的编码，获得具有区域号和区域内位置号构成的编码。

8.根据权利要求7所述的一种基于机器视觉的桥梁构造三维立体建模方法，其特征在于：根据所述区域划分，对实际桥梁相应方位分别架设有三维激光扫描设备。

9.根据权利要求8所述的一种基于机器视觉的桥梁构造三维立体建模方法，其特征在于：所述区域包括梁单元、杆单元和板单元，所述梁单元包括桁架拱肋、桁架横撑、纵梁和横梁，所述杆单元包括吊杆和系杆，所述板单元包括桥面板。