[发明专利]一种自动检测地下空间几何异常的方法

说明书

本发明公开一种自动检测地下空间几何异常的方法，应用于地下空间安全性检测领域，首先通过激光雷达采集地下空间界面轮廓数据与BIM标准模型相对比，进行初步判断是否存在空间几何异常；当存在异常时再通过光学摄像头采集地下空间图像数据，并根据灰度分割算法进行异常判断；若确实存在异常，则进行异常定位；否则进行下一次的判断，本发明通过两次判定，可以准确得知地下空间中是否具有几何异常。

技术领域

本发明属于地下空间安全性检测领域，特别涉及一种地下空间几何异常检测技术。

背景技术

随着城市的快速发展，地下空间利用率迅速增长，地下空间安全性检测问题成为热点。目前国内地下空间几何异常检测几乎都采用检测车循环监测与人工定点检修相结合的方式，此方式安全性低、效率低、准确度不高。

发明内容

为了解决现有技术中地下空间异常检测安全性低、效率低、准确度不高的问题，本发明提出一种自动检测地下空间几何异常的方法，通过运行的地铁、汽车、无人小车等运载工具上对地下空间是否存在几何异常进行实时性检测。

本发明采用的技术方案为：一种自动检测地下空间几何异常的方法，首先，通过将该激光雷达以垂直于水平面的方式安装在运载工具顶端；光学相机的安装，要求其采集到的光学区域能覆盖激光雷达扫描到的区域，且激光雷达的扫描面与地下空间顶面的交线在光学相机所采集到的区域中央；然后通过激光雷达采集地下空间界面轮廓数据与BIM标准模型相对比，进行初步判断是否存在空间几何异常；当存在异常时再通过光学摄像头采集地下空间图像数据，并根据灰度分割算法进行异常判断；若确实存在异常，则进行异常定位，若不存在异常，接着进行下一次的判断。

所述激光雷达采集地下空间界面轮廓原始数据，并进行初步判断是否存在空间几何异常；具体包括：在运载工具开动过程中，通过激光雷达检测仪得到地下空间截面轮廓的二维点云数据，得到二维点云上每个点到激光雷达的距离；采用中位值滤波算法对原始数据进行滤波；将滤波后的原始数据与BIM融合，当查询点在标准模型中的对应点到激光雷达检测仪坐标的距离与该查询点到激光雷达检测仪坐标的距离之差的绝对值大于第一阈值，则判断存在几何异常。

所述通过光学摄像头采集地下空间图像数据，并根据灰度分割算法进行异常判断；具体为：激光雷达检测仪初步判定点(a_ix,a_iy)处有几何异常后，触发光学摄像头进行拍照，对异常处进行图像采集，并将采集到的光学图像进行灰度处理；然后利用灰度分割法进行异常判断，若经灰度处理后的图像灰度值大于或等于第二阈值，则为有异常，否则为无异常。

优选的，第二阈值K的取值采用迭代式阈值算法，包括：

A1、选取图像灰度的中值作为初始的第二阈值；

A2、利用当前迭代的第二阈值把A1中的灰度图像分割为两个区域：前景和背景，并分别计算出前景和背景区域的灰度均值；

A3、根据步骤A2计算出的前景和背景区域的灰度均值，计算出新的第二阈值；

其中，K_a+1表示第a次迭代计算得到的新的第二阈值，Ω₁表示前景区域的灰度均值，Ω₂表示背景区域的灰度均值。

A4、若步骤A3计算得到的新的第二阈值与当前迭代的第二阈值之差小于某个给定值，则停止迭代，并将当前迭代步骤A3计算得到的新的第二阈值作为最终的第二阈值；否则将当前迭代步骤A3计算得到的新的第二阈值作为下一次迭代的第二阈值。

所述异常定位，具体为：通过记录运载工具开动时刻以及激光雷达检测仪初步判定某点处存在空间异常的时刻；结合运载工具的运行速度，计算得到异常位置。

综上，本发明的一种自动检测地下空间几何异常的方法流程为：