[发明专利]一种基于地面激光扫描点云的盾构隧道断面提取方法

权利要求书

1.一种基于地面激光扫描点云的盾构隧道断面提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过地面激光对隧道进行扫描，得到盾构隧道断面位置，并计算提取所述盾构隧道断面位置的中心坐标；

基于所述中心坐标确定隧道断面方程；

基于所述隧道断面方程确定隧道断面内的射线方程；

基于所述射线方程确定断面点；

基于所述断面点进行断面拟合后重采样，得到最终隧道断面。

2.如权利要求1所述的基于地面激光扫描点云的盾构隧道断面提取方法，其特征在于，

所述通过地面激光对隧道进行扫描，得到盾构隧道断面位置，并计算提取所述盾构隧道断面位置的中心坐标的具体方式为：

通过地面激光对隧道进行扫描，得到盾构隧道断面位置；

基于所述盾构隧道断面位置，设定隧道轴线方程；

获取指定中心的横坐标；

将所述横坐标带入所述隧道轴线方程，得到中心坐标。

3.如权利要求1所述的基于地面激光扫描点云的盾构隧道断面提取方法，其特征在于，

所述基于所述中心坐标确定隧道断面方程的具体方式为：

求取所述中心坐标的轴线方向向量；

基于所述轴线方向向量确定隧道断面的法平面表达方程。

4.如权利要求3所述的基于地面激光扫描点云的盾构隧道断面提取方法，其特征在于，

所述基于所述隧道断面方程确定隧道断面内的射线方程的具体方式为：

基于所述法平面表达方程求取法平面内任意一点的方向向量，得到目标方向向量；

将所述轴线方向向量乘以所述目标方向向量，得到另一方向向量；

对所述目标方向向量和另一方向向量进行归一化处理，得到任意向量；

基于所述任意向量和所述中心坐标确定射线方程。

5.如权利要求4所述的基于地面激光扫描点云的盾构隧道断面提取方法，其特征在于，

所述基于所述射线方程确定断面点的具体方式为：

确定所述射线方程的种子点；

基于所述种子点搜索局部点集合，对所述局部点集合进行圆柱面拟合，得到局部圆柱面和局部圆柱面参数；

基于所述局部圆柱面参数计算隧道断面点。

6.如权利要求5所述的基于地面激光扫描点云的盾构隧道断面提取方法，其特征在于，

所述基于所述断面点进行断面拟合后重采样，得到最终隧道断面的具体方式为：

基于所述断面点设置空间圆的圆心和半径；

基于所述圆心和所述半径确定所述空间圆方程；

基于所述空间圆方程得到误差方程和限制条件方程；

把所述误差方程和所述限制条件方程进行联合处理，得到第一矩阵和第二矩阵；

将所述第一矩阵和所述第二矩阵合并后使用奇异值分解法进行分解，得到多个分解值；

求取多个所述分解值的最小乘积，得到估计值；

基于所述估计值得到拟合矩阵，并得到所述拟合矩阵的断面圆心和拟合隧道半径参数；

以所述拟合隧道半径在所述断面圆心上画圆，得到断面圆；

在所述断面圆上进行重采样，得到最终隧道断面。