基于椭圆约束的隧道点云滤波

针对激光LiDAR在隧道监测中隧道壁点云滤波问题,通过移动测量系统获取隧道点云数据,提出采用联合RANSAC和稳健最小二乘的点云滤波方法。首先根据移动测量航迹对点云进行里程赋值和断面切片划分,获得点云断面数据;其次通过RANSAC算法对隧道进行圆模型拟合,初步滤除加大粗差点。最后通过椭圆约束的稳健最小二乘进行精细滤波,滤除和隧道壁距离较近的粗差点,获得隧道壁点云,并拟合出隧道壁断面参数。对滤波结果进行精度评定和拟合结果的稳健分析,说明滤波结果的有效性和鲁棒性。     

点云数据在兰州地铁中的应用

针对提取隧道点云中轴线3种不同算法,选择更加适合海量点云中轴线提取的算法。首先对隧道点云进行坐标转换,按里程对隧道点云进行连续正交断面的提取,将得到的断面通过椭圆模型进行粗差剔除;其次采用RGB颜色变化值表示断面的收敛扩张情况,通过柱状图、折线图表示断面形变特征;最后对隧道曲线段点云数据进行中轴线的提取,并进行平曲线要素的自动提取,为隧道平曲线主点位置识别、平曲线要素提取提供一种新途径。     

基于三维激光扫描数据的地铁隧道断面测量

地铁主体施工完毕后为了对线路进行调线调坡,需要对地铁隧道进行断面测量,三维激光扫描与常规测量方法相比具有非接触式测量,可高密度采集空间三维点云数据等特点,为地铁断面测量提供了新的途径。本文基于Leica Scanstation 2扫描仪分析了三维激光扫描点云数据采集步骤和数据处理流程,阐述了基于点云数据的地铁断面测量方法,分析了三维激光扫描技术在隧道断面测量中应用的可行性。研究结果表明,这种高密度、高精度的隧道断面能够满足地铁调线调坡等方面的技术要求。     

基于地面激光扫描仪的隧道断面提取研究

近年来,将三维激光扫描技术应用于地铁变形监测成为研究的热点.面对海量点云数据,如何提取隧道断面是成功运用该技术的关键.据此,本文采用三维激光扫描技术扫描隧道,获取隧道整体点云数据,并提出一种获取隧道任意位置断面变形的新方法.以某地铁监测数据为例实验分析,提取隧道断面图,实验证明了该方法的有效性.     

利用三维点云数据的地铁隧道断面连续截取方法研究

提出了一种可应用于变形监测的基于三维激光点云的隧道断面连续截取方法.该方法分为点云拼接、中轴线提取和断面截取.隧道中轴线的提取通过随机采样一致性算法和最小二乘平差算法完成;断面截取过程先基于隧道轴线信息调整隧道姿态,再对隧道数据采取局部曲面拟合进行,其中引用了限制最小二乘算法和随机采样一致性算法.采用RIEGL VE-400获取的地铁隧道点云数据进行了验证.实验证明了本文方法在三维激光扫描技术的应用方面具有一定的实践意义.     

基于激光扫描点云的隧道断面提取方法

传统断面测量方法存在效率低、精度差等特点,为优化断面测量方法,提出利用地面激光点云提取断面的方法。其主要包括:中轴线拟合、点云分割、断面提取三步骤。在基于点云双向投影确定初始中轴线的基础上,运用弦高偏移算法,提取骨架特征拐点,对中轴线分段再次拟合,获取二次中轴线;点云分割是基于隧道中轴线进行的,对隧道的点云数据进行连续分割,对截取的断面进行椭圆拟合。实验表明,通过此方法快速提取中轴线上任意位置的断面。     

基于地面三维激光扫描技术的盾构隧道竣工测量探究

分析了地面三维激光扫描系统的测量原理与数据处理方法,研究了点云数据的NURBS曲面重构方法。应用地面三维激光扫描仪采集竣工盾构隧道点云数据,构建了隧道点云模型。选取点云模型的两个横断面与设计断面进行了比较,结果表明,地面三维激光扫描技术可为隧道竣工测量提供更便捷和实用的方法。     

基于车载式激光扫描的地铁隧道结构检测

本文针对地铁隧道结构检测的基本内容和要求,基于车载式激光扫描技术研究了地铁隧道结构的检测方法.采用车载激光扫描系统采集地铁隧道的点云数据,采用基于RANSAC算法和大小尺度法线算法的组合滤波方法对点云数据进行预处理,通过对隧道点云数据的切片、拟合、展开等处理,计算并分析了地铁隧道的断面变形、收敛值、错台值及渗漏值等.研...     

基于点云数据的盾构隧道竣工测量方法

隧道轴线的偏差和断面测量是地铁隧道竣工测量的重要指标。本文详细介绍了运用空间几何的方法从海量三维激光点云数据中快速、准确地提取地铁盾构隧道断面和中心点的方法,在此基础上将提取的断面点云数据与设计断面曲线进行了二维对比分析,并在北京某地铁盾构隧道中进行了验证:从三维激光点云中提取的中心点坐标与全站仪测量得到的结果相差在±3mm以内,点位精度能够达到3.43mm。结果表明该方法可达到较高的测量精度,在地铁盾构隧道竣工测量中将具有较强的实用性。     

移动激光扫描技术下的隧道横断面提取及变形分析

移动激光扫描技术具有获取数据速度快、点密度大、精度高、无需拼站等优点,本文利用该技术获取的点云数据对隧道形变检测方法进行了研究和应用。首先,结合边界检测算法和随机抽样一致性算法计算隧道的空间中轴线,在此过程中省去了传统方法中对大量点云进行旋转的过程。其次,采用k近邻法计算各断面的缓冲区对点云进行分块,并利用投影法构建断面点集,提高了断面点集获取的速度。最后,提出了一种迭代椭圆拟合去噪的方法,在拟合出断面线的同时去除了噪声。最终通过与全站仪获取的断面数据进行对比验证了该方法的精度并将其应用在某段圆形盾构隧道上,采用隧道检测小车获取点云数据,每隔2 m截取一个断面,然后通过与理论断面的对比分析了隧道的形变情况。     

基于空间圆模型的隧道全局中轴线提取方法

隧道中轴线不仅能够检核隧道竣工测量,而且在隧道变形监测中其精度直接影响横断面提取的准确性。本文提出一种精确提取隧道全局中轴线的方法:首先将隧道三维点云投影至水平面形成平面点云,并采用Delaunay三角网算法获取点云边界;其次利用点云边界中转折点间的距离与隧道直径的关系提取出隧道边界线;然后依据隧道边界和中心的几何关系提取出水平中轴线,并以此提取隧道横断面;最后对隧道横断面进行空间圆模型拟合生成隧道中轴线。通过实验分析,本文方法能够适应于长距离、弯曲型隧道,为隧道中轴线提取研究提供借鉴依据。     

三维激光扫描在地铁隧道形变监测中的应用

提出利用三维激光扫描点云截取隧道横断面拟合椭圆进行形变监测的方法。方法分为隧道中轴线提取,连续断面截取和椭圆拟合。隧道中轴线通过点云在水平面上投影后搜索的上下边缘点分别拟合二次曲线求均值得到;沿隧道中轴线设定等距间隔点,在间隔点处以中轴线正交方向截取断面;对截取的断面拟合椭圆并与设计值比较进行形变分析。实验表明,方法可以充分利用点云的大数据量特征,获得隧道内任意处的断面,是对目前监测方式的有益补充。     

TLS技术支持下的边坡点云重构与形变分析

针对边坡地形点云存在空洞、分布不均匀,以及直接建立表面模型进行形变分析效果差的问题,首先提出了一种改进反距离权重插值对地形点云快速压缩重构的方法,并以程序实现了该方法的自动化处理;然后快速地对压缩重构点云建立了NURBS曲面模型,并从面、线、点进行了全面形变对比分析;最后将计算结果与实测值进行了一致性检验,结果表明符合实际地形变化情况,实现了利用激光点云数据快速构建边坡模型并进行形变分析的目的。     

激光点云的多功能风洞施工量测与分析

针对传统皮尺测绘、全站仪在结构复杂的多功能风洞中存在采集作业难、数据精度低、信息不完整等局限性,提出基于高精度、高密度的点云数据开展对风洞施工量测的研究。通过对点云进行预处理及算法的运用,解决风洞数据获取难、信息不完整瓶颈,实现施工量测数据的有效获取及分析。基于点云预处理数据,可获取风洞的二维线划图、立面图、三维信息模型及统计分析等成果;基于点云数据运用算法,能够快速、准确地对风洞内墙面的平整度提取分析,判断施工是否符合要求,这是传统测绘方法无法获取的,验证该技术方法在多功能风洞测量的优越性和必要性。应用结果表明,地面三维激光扫描技术对该风洞的施工量测及建筑信息提取均优于传统方法,成效明显。     

基于惯导和CPⅢ控制点的地铁隧道移动激光扫描三维点云重建

地铁隧道初始运营前,需要对隧道的施工质量和零状态进行检测,传统方法采用全站仪测量隧道的特征点及断面,工作量大、效率低、成果单一。针对上述问题,本文提出了基于惯导和CPⅢ控制点的地铁隧道移动扫描三维点云重建方法,并验证了隧道断面点云、中轴线及轨道中心位置成果精度,满足隧道规划验收测量要求。同时,该方法可同步获得隧道的水平直径、管壁影像、纵断面图及横断面图等成果,既提高了作业效率,其测量成果又可作为轨道交通结构的零状态档案,为地铁隧道规划验收测量及后期运营维护提供翔实的基础资料。     

基于地面激光技术的隧道变形监测技术

研究了将地面激光技术应用于地铁隧道变形监测,运用基于点云法向量差异的点云分割算法对点云数据进行抽稀,使用抽稀后点云数据构建地铁隧道模型,对隧道进行整体变形分析,构建地铁隧道三维模型不仅提高了变形监测精度,而且能够反映隧道整体变形趋势。将此方法应用于天津地铁一号线隧道变形监测,通过与光纤位移计结果对比,变形监测精度在4 mm以内,能够满足地铁隧道变形监测的需要。     

三维激光扫描技术边坡监测研究

本文介绍了三维激光扫描技术原理,给出边坡监测数据获取与处理的技术流程:首先用基于区域的分割方法对深度图像分割,用标志点匹配法进行点云数据匹配,然后利用滤波方法对点云数据进行简化,最后利用迭代最近点法(ICP算法)进行点云拼接。以某边坡的实际监测数据为例,采用Trimble GX200三维激光扫描仪获取点云数据,RealWork Survey Advanced扫描数据处理软件获得DEM数据。结果表明,采用本文技术可获取边坡的DEM及边坡形态,为边坡变形监测与灾害预报提供基础数据。     

一种基于室内点云数据的建筑墙线提取

针对室内点云数据无结构化属性、数据间无连接、不承载语义信息且数据点密度高的特点,结合建筑物点云几何特征和室内导航需求,通过数据降维简化建筑几何特征提取的复杂性,提出一种基于室内点云数据提取建筑物墙线的方法.该方法首先通过向特定方向投影,利用点云密度直方图完成天花板面、地板面和房间墙面的初步分割;然后将房间墙面点云数据向...     

一种R树与格网结合的海量地铁隧道点云管理方法

为满足海量地铁隧道点云的高效处理需求,提出了一种R树与格网结合的海量地铁隧道点云管理方法。针对隧道点云的空间分布特点,在全局将大范围点云划分到格网中,并使用R树管理非空网格;在局部使用八叉树与四叉树混合的索引方法管理单个网格内的点云。为了提高点云的渲染效果,提出了基于网格面积的多细节层次结构（levels of detail,LOD）回溯构建方法,并采用高效的单文件存储方式存储点云。实验结果证明了所提出的方法在海量隧道点云的管理和可视化方面优于传统方法。