[发明专利]一种圆形隧道结构中心线提取方法

权利要求书

1.一种圆形隧道结构中心线提取方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤1，获取隧道结构的点云数据，获取轨面中心线或设计结构中心线数据，确定点云的里程配付；

步骤2，确定提取隧道结构中心线使用的点云断面间隔，按照确定的点云断面间隔将隧道结构分为若干个区间；

步骤3，根据轨面中心线或设计结构中心线上的点，计算每个区间的轨面中心线或设计结构中心线的重心、方向向量D，以及垂直方向向量D的两个投影向量PX和PY；

所述的每个区间轨面中心线或设计结构中心线的重心坐标为(S_x，S_y，S_z)、方向向量D为(D_x，D_y，D_z)，垂直方向向量D的两个投影向量分别为PX(PX_x，PX_y，PX_z)和PY(PY_x，PY_y，PY_z)；

步骤4，将每个区间的点云沿轨面中心线或设计结构中心线方向向量投影成二维点云，并将二维点云以网格划分的方式转换为二维视图显示；

步骤5，删除二维图像中的噪点和孤立点，获得去噪后的二维点云；

步骤6，将二维点云拟合为圆，得到圆心坐标；步骤7，根据每段轨面中心线或设计结构中心线的重心、方向向量和投影向量，反算二维点云圆心的三维坐标，即为三维点云区间的结构中心点坐标；

所述三维点云区间的结构中心点坐标(x_c，y_c，z_c)的计算公式如下：

其中，(X_C，Y_C)为步骤6得到的圆心坐标；

步骤8，将每个三维点云区间的结构中心点里程及坐标信息按顺序存储，并顺次连接生成结构中心线。

2.如权利要求1所述的一种圆形隧道结构中心线提取方法，其特征在于：步骤1中隧道结构的点云数据通过三维激光扫描仪测量获取。

3.如权利要求1所述的一种圆形隧道结构中心线提取方法，其特征在于：步骤1中当隧道结构处于未铺设轨道状态时，获取设计结构中心线数据。

4.如权利要求1所述的一种圆形隧道结构中心线提取方法，其特征在于：

步骤4中每个区间的点云坐标为(x，y，z)，每个点云坐标沿方向向量D投影成二维点云坐标(X，Y)，转换公式具体如下：