CN109141383A - 三维激光扫描仪在地铁隧道检测中的应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了三维激光扫描仪在地铁隧道检测中的应用方法，包括以下步骤：根据平面模型计算误差能量，作为判断点是否属于某平面的标准，构造能量函数；误差能量衡量单个点属于某平面的可能性，平滑能量根据点与其邻域点的平滑性来衡量二者是否归属于同一平面，标签能量来约束平面的个数防止因噪声点和外点的影响而过拟合出过多平面；通过三维激光扫描仪扫描待检测地铁隧道，将得到待检测地铁隧道的三维点云作为输入；对点云数据预处理：将采集到的三维激光点云数据利用点云预处理软件进行拼接、去噪、分类、着色处理，提高点云的可视化效果，便于模型特征信息提取，本发明可以对地铁隧道完工后的检测前数据的采集和预处理。

Description

三维激光扫描仪在地铁隧道检测中的应用方法

技术领域

本发明涉及测绘领域，具体涉及到三维激光扫描仪在地铁隧道检测中的应用方法。

背景技术

目前，有时候在地铁隧道上行线路，不仅有连续下坡，同时还有一个3公里和一个1公里半径平曲线，过渡后连接到xx地铁站。设22‰、16‰、10‰、4(4.019)‰及2‰五个同向纵坡到达xx地铁站，变坡点处设竖曲线，竖曲线半径均为5公里。传统测量方案多采用断面仪或全站仪进行测量，但其高程和平面精度均难以控制，对于地铁隧道完工后的检测前数据的采集和预处理，特别是对于这种2公里及以上长度的隧道来说更是困难重重。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了三维激光扫描仪在地铁隧道检测中的应用方法，本发明利用该方法可以对地铁隧道完工后的检测前数据的采集和预处理。

本发明提供了三维激光扫描仪在地铁隧道检测中的应用方法，包括以下步骤：

根据平面模型计算误差能量、平滑能量和标签能量，作为判断点是否属于某平面的标准，构造能量函数；误差能量衡量单个点属于某平面的可能性，平滑能量根据点与其邻域点的平滑性来衡量二者是否归属于同一平面，标签能量来约束平面的个数防止因噪声点和外点的影响而过拟合出过多平面；

通过三维激光扫描仪扫描待检测地铁隧道，将得到待检测地铁隧道的三维点云作为输入；

对点云数据预处理：将采集到的三维激光点云数据利用点云预处理软件进行拼接、去噪、分类、着色处理，提高点云的可视化效果，便于模型特征信息提取；

利用经过预处理的三维激光点云数据，进行精细建模得到BIM模型数据，与设计CAD模型、设计BIM模型进行精度对比。

上述的方法，其中，数据采集步骤包含特征点布置和3D激光扫描数据采集两个部分。

上述的方法，其中，还包括数据拼接：将整个模型进行分区拼接，利用相邻区域的至少3个同名标靶所测量的“点云”数据进行拼接操作，选定同名特征点，软件自动进行“点云”合并，以及选择所需要的数据，剔除相关的闲杂数据。

上述的方法，其中，还包括拼接时的数据校准，选择相邻区域扫描的除用作拼接以外的同名特征点，利用相关的约束条件进行偏差修正，将拼接误差控制在要求的方位以内。

上述的方法，其中，根据要求选择三维激光扫描仪设备，同时划分每个三维激光扫描仪设备的扫描区域，然后在每个扫描区域布置三维激光扫描仪设备。

上述的方法，其中，在相邻扫描区域之间建立公共特征点云，然后依次启动各扫描区域的三维激光扫描仪设备对现场进行扫描，并得到区域点云数据。

上述的方法，其中，利用工具对整体点云数据进行处理后即可得到当前地铁隧道的各种实际数据和三维可视化图像。

本发明具有以下优点：

1、本发明可以对地铁隧道完工后的检测前数据的采集和预处理。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明提供的三维激光扫描仪在地铁隧道检测中的应用方法的流程示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

参照图1所示，本发明提供了三维激光扫描仪在地铁隧道检测中的应用方法，包括以下步骤：

步骤S1：根据平面模型计算误差能量、平滑能量和标签能量，作为判断点是否属于某平面的标准，构造能量函数；误差能量衡量单个点属于某平面的可能性，平滑能量根据点与其邻域点的平滑性来衡量二者是否归属于同一平面，标签能量来约束平面的个数防止因噪声点和外点的影响而过拟合出过多平面。

步骤S2：通过三维激光扫描仪扫描待检测地铁隧道，将得到待检测地铁隧道的三维点云作为输入。

步骤S3：对点云数据预处理：将采集到的三维激光点云数据利用点云预处理软件进行拼接、去噪、分类、着色处理，提高点云的可视化效果，便于模型特征信息提取。

步骤S4：利用经过预处理的三维激光点云数据，进行精细建模得到BIM模型数据，与设计CAD模型、设计BIM模型进行精度对比；

进一步优选，数据采集步骤包含特征点布置和3D激光扫描数据采集两个部分。

进一步优选，还包括数据拼接：将整个模型进行分区拼接，利用相邻区域的至少3个同名标靶所测量的“点云”数据进行拼接操作，选定同名特征点，软件自动进行“点云”合并，以及选择所需要的数据，剔除相关的闲杂数据。

进一步优选，还包括拼接时的数据校准，选择相邻区域扫描的除用作拼接以外的同名特征点，利用相关的约束条件进行偏差修正，将拼接误差控制在要求的方位以内。

在本发明中，根据要求选择三维激光扫描仪设备，同时划分每个三维激光扫描仪设备的扫描区域，然后在每个扫描区域布置三维激光扫描仪设备。

在本发明中，在相邻扫描区域之间建立公共特征点云，然后依次启动各扫描区域的三维激光扫描仪设备对现场进行扫描，并得到区域点云数据。

在本发明中，利用工具对整体点云数据进行处理后即可得到当前地铁隧道的各种实际数据和三维可视化图像。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.三维激光扫描仪在地铁隧道检测中的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据平面模型计算误差能量、平滑能量和标签能量，作为判断点是否属于某平面的标准，构造能量函数；误差能量衡量单个点属于某平面的可能性，平滑能量根据点与其邻域点的平滑性来衡量二者是否归属于同一平面，标签能量来约束平面的个数防止因噪声点和外点的影响而过拟合出过多平面；

通过三维激光扫描仪扫描待检测地铁隧道，将得到待检测地铁隧道的三维点云作为输入；

对点云数据预处理：将采集到的三维激光点云数据利用点云预处理软件进行拼接、去噪、分类、着色处理，提高点云的可视化效果，便于模型特征信息提取；

利用经过预处理的三维激光点云数据，进行精细建模得到BIM模型数据，与设计CAD模型、设计BIM模型进行精度对比。

2.如权利要求1所述的三维激光扫描仪在地铁隧道检测中的应用方法，其特征在于，数据采集步骤包含特征点布置和3D激光扫描数据采集两个部分。

3.如权利要求2所述的三维激光扫描仪在地铁隧道检测中的应用方法，其特征在于，还包括数据拼接：将整个模型进行分区拼接，利用相邻区域的至少3个同名标靶所测量的“点云”数据进行拼接操作，选定同名特征点，软件自动进行“点云”合并，以及选择所需要的数据，剔除相关的闲杂数据。

4.如权利要求3所述的三维激光扫描仪在地铁隧道检测中的应用方法，其特征在于，还包括拼接时的数据校准，选择相邻区域扫描的除用作拼接以外的同名特征点，利用相关的约束条件进行偏差修正，将拼接误差控制在要求的方位以内。

5.如权利要求4所述的三维激光扫描仪在地铁隧道检测中的应用方法，其特征在于，根据要求选择三维激光扫描仪设备，同时划分每个三维激光扫描仪设备的扫描区域，然后在每个扫描区域布置三维激光扫描仪设备。

6.如权利要求5所述的三维激光扫描仪在地铁隧道检测中的应用方法，其特征在于，在相邻扫描区域之间建立公共特征点云，然后依次启动各扫描区域的三维激光扫描仪设备对现场进行扫描，并得到区域点云数据。

7.如权利要求6所述的三维激光扫描仪在地铁隧道检测中的应用方法，其特征在于，利用工具对整体点云数据进行处理后即可得到当前地铁隧道的各种实际数据和三维可视化图像。