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基于激光点云的隧道光环境亮度测量方法研究
| 论文题名： | 基于激光点云的隧道光环境亮度测量方法研究 |
| 关键词： | 隧道光环境;亮度检测;三维激光;点云强度 |
| 摘要： | 本文结合国家自然科学基金项目，针对目前隧道光环境亮度检测效率低以及相关测量仪器存在不能同时满足精度和效率的问题，提出基于三维激光点云强度的隧道光环境亮度测量方法。开展隧道路面沥青、水泥材料和内壁材料的点云强度修正实验，测量了隧道路面材料、侧壁材料的双向反射分布，深入研究点云强度与物体反射率之间的关系，建立了基于点云强度的亮度计算模型，在缩尺模型和实际隧道进行试验验证，并分析了基于三维激光点云技术的隧道光环境亮度测量方法的应用效果。本文的主要研究内容和成果如下： （1）分析了隧道光环境特征及当前常用亮度计的工作计算原理，从光学亮度模型的影响参数进行分析，梳理了常用几种光学模型的适用条件，介绍了三维激光扫描仪的系统组成、工作原理和点云数据处理方法，确定了点云强度修正方法所考虑的因素，最终设计多种隧道材料现场实测试验，采集不同影响参数下点云强度的数据。 （2）明确了点云强度与距离、角度等参数之间的关系，通过水泥、沥青和高漫反射侧壁材料点云强度的角度、距离实验和双向反射分布测量实验，拟合获得三种材料的点云强度与角度、距离的函数关系，建立三种隧道材料的点云强度-反射率样本数据库。 （3）构建了由点云强度-物体反射率的计算模型，对比分析了Lambert模型和BRDF模型点云强度的修正方法，在现有修正基础上提出了基于BRDF测量值的点云强度修正方法，分析发现两种修正结果数据变化显著，不同修正模型的结果数值存在明显差异，BRDF模型修正结果可以较好的描述物体表面反射特性。 （4）提出了基于三维激光扫描的隧道亮度自动测量方法，从隧道亮度测量的测点选择、测区划分以及测点布设三个方面开展研究，根据规范中的亮度测量的要求设计了亮度测点自动布设的方法，并于实际隧道进行了验证，建立基于点云数据路面亮度计算方法，对比亮度仪器的测量结果，计算误差在10%左右，对比人工形式的亮度测量效率显著提高。 |
| 作者： | 白松岩 |
| 专业： | 土木工程;桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 何世永;韩达光 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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