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原文传递一种公路隧道断面云快速拟合方法

专利名称：	一种公路隧道断面云快速拟合方法
摘要：	本发明涉及公路隧道快速自动化变形监测技术领域，特别涉及一种公路隧道断面云快速拟合方法。S1，提取端面点云；S2，进行点云预处理：S3，抽样拟合归算；S4，进行渐进式迭代循环。本发明的有益效果：极大减少了运算迭代次数，会大大提升拟合速度，提升断面拟合的效率。提升了断面拟合结果的稳定性，同时减少了迭代次数，提升了效率。能剔除绝大多数隧道断面点云中的噪点对隧道断面拟合的影响。能避免拟合陷入局部精度最优，让断面整体点云的拟合达到最优精度，其拟合精度相较于传统拟合方案能提升到2mm。
专利类型：	发明专利
申请人：	山东高速股份有限公司;山东高速工程检测有限公司;上海柔克智能科技有限公司;山东科技大学
发明人：	段美栋;李昌辉;王琳;边兆军;闫晨;许思思;王育奎;南骁聪;马庆雷;董茂起;刘如飞
专利状态：	有效
申请日期：	2023-06-30T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-24T00:00:00+0800
申请号：	CN202310789053.5
公开号：	CN117115054A
代理机构：	济南泉城专利商标事务所
代理人：	吕雪营
分类号：	G06T5/50;G;G06;G06T;G06T5;G06T5/50
申请人地址：	250000 山东省济南市文化东路29号七星吉祥大厦A座;;;
主权项：	1.一种公路隧道断面云快速拟合方法，其特征在于，包括以下步骤： S1，提取端面点云；S2，进行点云预处理：S3，抽样拟合归算；S4，进行渐进式迭代循环。 2.根据权利要求1所述的公路隧道断面云快速拟合方法，其特征在于：所述S1具体为，基于投影策略获得隧道的三维中轴线，根据隧道拱顶到所在中轴线的高程差，提取出隧道拱顶部分，漫游中轴线获得需要监测断面的点云，且根据实验设定断面厚度为2cm；将提取到的一定厚度三维断面点云投影到断面所在的平面内，将三维坐标压缩到二维平面内，并最大程度保留点云的断面特征。 3.根据权利要求1所述的公路隧道断面云快速拟合方法，其特征在于：所述S2具体为，S21，体素下采样，如果断面点云数量超过一万个点，则使用PCLvoxelGrid对断面点云进行体素下采样，得到重采样后点云作为输入的断面点云；S22，排序分段采样，按照点云X坐标递增顺序对输入的断面点云进行排序，并对排序后的点云按顺序平均分成10段采样区间。 4.根据权利要求1所述的公路隧道断面云快速拟合方法，其特征在于：所述S3具体为，S31，随机抽样，在平分的10个分段中，每个分段内分别随机选择一个点云，共选取10个点作为随机抽样点集；S32，最小二乘椭圆拟合，将抽样点集作为椭圆基准的拟合样本，使用最小二乘迭代算法，计算当前断面的椭圆模型基准--椭圆五参数作为当前迭代中的椭圆模型基准，所述椭圆五参数包括包括椭圆中心 x、y；椭圆长短半轴 a、b；椭圆的偏移 theta；S33，统计“内点”，遍历输入的断面点云，计算断面点云点到当前迭代中的椭圆模型基准的距离，当点云到拟合椭圆之间的距离小于阈值时，该点云点作为当前迭代中的“内点”，同时统计当前迭代下内点数量。 5.根据权利要求1所述的公路隧道断面云快速拟合方法，其特征在于：所述S4具体为， S41，循环抽样拟合归算得到最优椭圆参数，重复步骤RANSAC抽样、最小二乘椭圆拟合、统计“内点”，若迭代内的“内点” 数量大于之前迭代中的“内点”数量最大值，则将本次迭代计算的椭圆五参数作为最优的RANSAC椭圆拟合参数；结束迭代的条件是：若“内点”数量大于输入点云数量的95%或者迭代次数达到设定值，则结束迭代循环；结束本轮迭代后，将“内点”数量最多的迭代中的“内点”作为去噪后断面点云进行输出；将“内点”数量最多的迭代中的椭圆拟合参数作为最优椭圆拟合参数进行输出； S42，提高阈值精度再进行迭代，进行第二次迭代循环，将去噪后断面点云作为输入，同时将上步迭代的最优椭圆参数遗传给当前迭代中，作为第一次迭代的椭圆五参数；同时将“内点”的距离判断阈值改为1.5cm，再次进行以上迭代循环，当“内点”数量大于输入点云数量的90%或者迭代次数达到设定值，则结束迭代循环；输出迭代中，“内点”数量最多的迭代中，“内点” 作为下一步迭代循环的断面点云、椭圆拟合参数作为最优椭圆拟合参数进行输出；进行三次迭代循环，将上步迭代后的断面点云作为输入，同时将上步迭代的最优椭圆参数遗传给当前迭代中，作为第一次迭代的椭圆五参数；同时将“内点”的距离判断阈值改为5mm，再次进行以上迭代循环，当“内点”数量大于输入点云数量的85%或者迭代次数达到设定值，则结束迭代循环；输出迭代中，“内点”数量最多的迭代中，椭圆拟合参数作为本算法的最优椭圆拟合参数进行输出。
所属类别：	发明专利