[发明专利]一种盾构隧道中轴线自拟合方法、系统、计算机及存储介质

权利要求书

1.一种盾构隧道中轴线拟合方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取隧道的三维点云数据，以形成点云文件；

通过点云空间坐标的中位数评估所述点云文件，以获取所述点云文件的中心点集合；

拟合所述中心点集合，以获取拟合直线段；

通过所述拟合直线段将所述中心点集合分隔为左侧点集及右侧点集，分别拟合所述左侧点集及所述右侧点集，以获取初始中轴线；

对所述初始中轴线进行尖点过滤及轴线修复，以获取最终中轴线。

2.根据权利要求1所述的盾构隧道中轴线拟合方法，其特征在于，所述通过点云空间坐标的中位数评估所述点云文件，以获取所述点云文件的中心点集合的步骤包括：

使用指定步长对所述点云文件沿X轴进行切片，以形成若干个点云切片；

获取所述点云切片中所有点的中心点p_ci的坐标：

p_ci(x_ci，y_ci，z_ci)＝(median({x₁，…，x_k})，median({y₁，…，y_k})，

median({z₁，…，z_k}))；

其中，x_ci、y_ci、z_ci分别为中心点的横、纵、竖坐标，x₁，…，x_k为点云切片内所有点的横坐标，y₁，…，y_k为点云切片内所有点的纵坐标，z₁，…，z_k为点云切片内所有点的竖坐标，median为计算机函数；

将若干个所述点云切片的中心点聚合为所述点云文件的中心点集合。

3.根据权利要求1所述的盾构隧道中轴线拟合方法，其特征在于，所述拟合所述中心点集合，以获取拟合直线段的步骤包括：

从所述中心点集合中选择最小样本数，以形成若干个记录样本集S1；

计算所述中心点集合中其他任意的数据点q到所述记录样本集S1的距离dist；

判断所述距离dist是否超限，以将所述数据点q区隔为内点及外点；

将所述内点最多的所述记录样本集S1判定为拟合直线段。

4.根据权利要求3所述的盾构隧道中轴线拟合方法，其特征在于，所述最小样本数为2，所述记录样本集S1＝[p_ca,p_cb],其中p_ca、p_cb为中心点集合中相邻的两个中心点。

5.根据权利要求3所述的盾构隧道中轴线拟合方法，其特征在于，所述计算所述中心点集合中其他任意的数据点q到所述记录样本集S1的距离dist的步骤具体包括：

获取所述记录样本集S1的第一方向向量；

获取所述中心点集合中其他任意的数据点q到所述记录样本集S1的第二方向向量；

通过所述第一方向向量及所述第二方向向量按照以下公式计算出所述数据点q到所述记录样本集S1的距离dist：

其中为第一方向向量，为第二方向向量。

6.根据权利要求3所述的盾构隧道中轴线拟合方法，其特征在于，所述分别拟合所述左侧点集及所述右侧点集，以获取初始中轴线的步骤包括：

将所述左侧点集拟合为左拟合线段，并将所述右侧点集拟合为右拟合线段；

拼接所述左拟合线段、所述拟合直线段及所述右拟合线段，以形成所述初始中轴线。