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原文传递一种土石坝表面点云分割和道路平面拟合方法和系统

专利名称：	一种土石坝表面点云分割和道路平面拟合方法和系统
摘要：	本发明涉及一种土石坝表面点云分割和道路平面拟合方法和系统，该方法包括数据采集、基于法向估计的点云数据分类提取和道路点云数据平面拟合。本发明实现了将土石坝表面分类，做出的变性分析结论更加贴切，更有层次感；同时提取出的道路点云数据，实现了平面拟合技术，有别于三维建模，构成的平面更加光滑，如果搭配上真色彩，效果极佳。
专利类型：	发明专利
申请人：	华能澜沧江水电股份有限公司;中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司
发明人：	沈立锋;马俊;保振永;赵培双;罗航;汪诗奇;刘海波;卢飞;肖胜昌;唐小松;简云忠;宋博旭
专利状态：	有效
申请日期：	2022-09-13T00:00:00+0800
发布日期：	2023-01-13T00:00:00+0800
申请号：	CN202211110903.6
公开号：	CN115601304A
代理机构：	昆明正原专利商标代理有限公司
代理人：	徐玲菊;亢能
分类号：	G06T7/00;G06T17/20;G06T7/11;G06V10/764;G;G06;G06T;G06V;G06T7;G06T17;G06V10;G06T7/00;G06T17/20;G06T7/11;G06V10/764
申请人地址：	650214 云南省昆明市世纪城中路1号;
主权项：	1.一种土石坝表面点云分割和道路平面拟合方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤(1)数据采集采集土石坝整体的三维激光点云数据；步骤(2)基于法向估计的点云数据分类提取使用近似值直接从点云数据集估计表面法线；基于各处区域的法向存在一定的空间方向区间，针对每一种区域，设定一个视点中心，根据每一类地物的特定法向区间，区分出各类地物，获得道路点云数据；步骤(3)道路点云数据平面拟合基于步骤(2)获得的道路点云数据，进行道路点云数据平面拟合，采用平面拟合方法，拟合一个光滑平面。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，点云数据包括坐标位置、真色彩RGB和反射强度。 3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中，使用近似值直接从点云数据集估计表面法线，按下式进行：对于上式，C为协方差矩阵，对于每个查询点pi，k是最邻近点的个数，表示最近邻点集的三维质心，λj是协方差矩阵的第j个特征值，是第j个特征向量；点云数据集包含了大量的三维空间点，pi点云数据集中的单个点，下标i代表其中第i个点； K是点pi最邻近点的个数；表示pi最近邻点集的三维质心； λj是协方差矩阵的第j个特征值；是第j个特征向量； C为协方差矩阵； T是矩阵转置；使所有法线ni始终朝向视点，满足如下方程： vp为点云的视点。 4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(3)中，拟合过程如下：假设一个平面的法向量为n＝[a,b,c]T，待拟合点云数据任意一点为p＝[x,y,z]T，拟合的平面方程为n·p+d＝0，即： ax+by+z+d＝0； ax+by+d＝-z；列出矩阵式：由∑xi＝∑yi＝∑zi＝0，由N·d＝0得d＝0；最终可以得出道路点云数据拟合平面的参数计算式为： D＝∑xixi∑yiyi-∑xiyi∑xiyi a＝∑yizi∑xiyi-∑xizi∑yiyi b＝∑xiyi∑xizi-∑xixi∑yizi n＝[a,b,D]T；通过利用该拟合过程，将道路点云的平面拟合出来。 5.一种土石坝表面点云分割和道路平面拟合系统，其特征在于：包括数据采集模块和分析模块；数据采集模块采集土石坝整体的三维激光点云数据，分析模块按照权利要求1-4任一项所述的方法进行土石坝表面点云分割和道路平面拟合。 6.一种电子设备，包括存储器、处理器以及在存储器上，并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至4中任一所述方法的步骤。 7.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：该计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至4中任一所述方法的步骤。