基于实测点云数据的隧道分割及形变检测方法

作     者：刘树亚 徐剑敏 鲁德宁 LIU Shuya;XU Jianmin;LU Dening

作者机构：深圳市地铁集团有限公司广东深圳518040 南京航空航天大学江苏南京210016 

出 版 物：《隧道建设（中英文）》 (Tunnel Construction)

年 卷 期：2021年第41卷第4期

页      面：531-536页

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(61772267) 

主　　题：形变检测 点云数据 轴线拟合 隧道分割 

摘      要：为了解决隧道形变检测准确性低、分析不全面的问题,对隧道三维点云轴线提取、隧道影像生成及分割、隧道点云数据分割和隧道断面形变检测等方面进行研究。对于三维激光扫描仪获取到的隧道原始点云数据,首先基于设计轴线,对RANSAC算法进行改进,来拟合等间距隧道断面圆心,并采用基于最小二乘优化的3次B样条曲线拟合方法,获取隧道实测轴线;其次,通过从点云数据到影像的数据转换方法,生成隧道反射率影像,并进一步利用点云数据几何特征生成几何权重图,应用边界检测提取隧道影像中的边界线;然后,将边界线像素映射至隧道三维点云数据空间,实现隧道点云数据的分割;最后,设计一种精确的隧道断面形变分析方法,分析断面形变。试验表明:本算法可精确分割隧道点云数据,提高隧道断面形变检测的准确度和可靠性。