[发明专利]一种磁浮滑行面点云数据提取方法

说明书

本发明涉及一种磁浮滑行面点云数据提取方法，包括以下步骤：获取点云数据；将点云数据从空间坐标系转化为轨道坐标系，得到滑行面的拟合范围；构建求解模型，得到初始平面；计算拟合范围内所有点云数据至初始平面的距离，根据第一设定阈值去除超距的点云数据，得到预处理点云数据；计算预处理点云数据的均值，计算预处理点云数据的残差与标准差，去除残差大于第二设定阈值或标准差大于第三阈值的点云数据，得到单段点云数据；将单段点云数据进行拟合，得到磁浮滑行面整体点云数据。与现有技术相比，实现磁浮滑行面点云数据的自动化提取，可以有效减小最终的磁浮滑行面点云数据噪声，克服了磁浮轨道复杂环境导致拟合范围无法匹配点云的缺点。

技术领域

本发明涉及磁浮点云数据提取领域，尤其是涉及一种磁浮滑行面点云数据提取方法。

背景技术

磁浮交通以噪声低、运行速度快、维修成本低、运行振动小、恶劣环境抵御力强等优点，已成为轨道交通重要的发展方向。磁浮滑行面是位于轨道两侧的功能面，对于保障磁浮列车的平稳运行具有重要作用。由于磁浮列车的高速运行，在局部区域会有直接的接触，可能导致磁浮滑行面产生一定的非线性形变。因此，定期检测磁浮滑行面，对磁浮列车的安全运营具有极其重要的意义。采用移动激光扫描的方式对磁浮轨道进行测量，可以快速准确地获取磁浮轨道大量的三维点云信息，在该点云中包含有滑行面、导向面、定子面以及各种结构的点云信息。需要解决如何从滑行面、导向面、定子面以及各种结构的点云信息中提取滑行面点云。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种磁浮滑行面点云数据提取方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种磁浮滑行面点云数据提取方法，该方法包括以下步骤：

S1：获取点云数据；

S2：将点云数据从空间坐标系转化为轨道坐标系，根据磁浮滑行面设计参数得到滑行面的拟合范围；

S3：在轨道坐标系下根据点云数据构建的空间平面方程的函数值与实际值之差构建求解模型，得到初始平面；

S4：计算拟合范围内所有点云数据至初始平面的距离，根据第一设定阈值去除不合理点云数据，得到预处理点云数据；

S5：计算预处理点云数据的均值，并将均值作为标准值，计算预处理点云数据的残差与标准差，去除残差大于第二设定阈值或标准差大于第三阈值的点云数据，得到单段点云数据；

S6：将单段点云数据进行拟合，得到磁浮滑行面点云数据。

S1中，所述的点云数据通过激光扫描仪获取。

S2中，所述轨道坐标系包括l轴、q轴和h轴，所述l轴表示里程，所述q轴表示点至中心线的偏移量，h轴表示高程，轨道坐标系的原点为起始位置的中心点。

S3中，拟合范围内的点云数据的高程呈正态分布，根据高程去除置信度较低的点云数据后，利用剩余的点云数据构建空间平面方程。

S3中，所述的空间平面方程为：

p(l,q,h)＝al+bq+ch+m＝0

其中，a、b、c为平面方程法向量，l、q、h分别为里程、偏移量及高程，m为原点到空间平面距离。

S3中，所述求解模型的表达式为：

其中，e为函数值与实际值之差，i表示点云数据的个数。

S4中，所述的第一阈值为点云数据至初始平面的先验距离t。

S5中，所述的第二阈值为残差的方差σ。

所述的第三阈值为三倍的标准差。