根据断面轮廓线修复隧道点云孔洞的方法.doc

根据断面轮廓线修复隧道点云孔洞的方法

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摘要
当下，为了提供便利的交通条件，隧道出现在了我们的生活中。但是隧道给我们带来方便的同时，也带来了很多的隐患，例如，在隧道后期出现隧道变形、隧道塌陷等问题，这都给我们日常生活带来极大的困扰，甚至威胁到人们的生命安全。因此，对隧道的实时安全监测将会变得十分重要，同时也表明对隧道的安全监测技术的要求也越来越高 。就目前的现状来看，该过程主要是通过测量机器人来实现，此外，隧道信息提取非常有限，人力成本也非常之高。与我们所期望的渐变快捷的监测方法尚有很大的差距。
本文提出的方法，基于三维激光点云对隧道断面连续截取，可应用于变形监测中，对于我们目前的隧道监测技术，提供一种方法，这种方法更简洁。然而，激光是沿直线传播的，设备自身结构和往来车辆的都有可能对激光光束产生遮挡作用，从而造成隧道表面，其上面的三维点数据缺失，表现为输出点云中，存在许多大小不一、形状各异的孔洞。这些孔洞有可能会给后续的三维建模或几何量测引入不可预知的误差。为了修复采集点云的数据缺失，本课题以设计一种采用隧道的断面轮廓闭合矢量线，进而修复点云孔洞为目的 展开了以下工作:
(1)首先主要总结的是LiDAR的生长发展过程。此外系统的基本组成我们也做了详细解释。此外，我们对其测量原理，数据是如何组织的做了介绍，并且，数据的众多特点及主要应用我们也做了简单的介绍。在此基础上我们主要实现的是LiDAR点云数据的处理，其中最主要是，实现数据的噪声消除、法向数据处理等技术。
(2) 介绍隧道点云的轮廓线提取，进而修复点云孔洞的主要的方法这是本文的重点内容，主要包括:点云轮廓线的定义、隧道点云数据中心断面法向的提取、隧道中心断面的提取，隧道中心断面法向以及中心断面的优化，中心断面点的投影、投影点的连线技术、轮廓线的延伸生长以及隧道中心点的连线。
(3)利用 Microsoft Visual Studio 2010 设计隧道轮廓线提取系统并用C++语言以及OpenGL这是个专业的图形程序接口编程实现数据点添加、数据大小、颜色以及连线、法向显示实现、中心断面法向生成、断面的生成、中心断面法向及中心断面的优化、断面点投影、二维象限建立、投影点连线、轮廓线的延伸生长及隧道中心点的连线等功能。


关键字：地面激光雷达，点云，隧道，轮廓线提取，中心线提取，点云孔洞修复