基于三维激光点云数据的真圆型隧道典型特征提取方法研究
发布时间：2021-08-06 06:18
地铁已经成为了城市人民出行的主要交通方式。但是由于其建设在城市地表以下,长期受到地表建筑物承压,土体扰动及列车运行中的振动的影响,从而容易诱发地铁事故,进而对人民的生命财产安全造成严重损失。因此对地铁隧道进行定期的健康监测具有重要意义。传统全站仪等方法如今已经很难满足地铁隧道所需要的高效率施工和高密度运营维护的要求。三维激光扫描技术因其能够自动的、高精度、高密度的获取被测物体表面三维坐标信息已经开始被应用在地铁隧道的健康监测中。尽管三维激光扫描技术可以获得海量的地铁隧道内部点云数据,但是它同时具有数据量大,包含内部信息复杂,冗余度高等特点。采用三维激光扫描技术对地铁隧道进行健康监测,前提条件便是实现对地铁隧道管壁、中轴线及断面等典型特征的精确提取。本文以杭州地铁二号线文新到三坝地铁站之间区段的点云数据为例,在MATLAB和PCL平台上系统的研究了针对地铁隧道的点云数据处理流程,主要研究内容如下:（1）地铁隧道管壁提取。为了能够精确的反映地铁隧道的变形信息,就需要从冗杂的地铁隧道点云数据中精确的提取属于管壁部分的点云。本文基于特征识别的方法,提出了一种融入随机采样一致性的张量投票的地铁管...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
9对扫描点的空间距离，与此同时扫描控制模块获得对应的水平角和天顶距，最后利用空间极坐标的原理来计算得到被测对象的空间三维坐标[38]。图2-1三维激光扫描仪系统组成在扫描仪进行每站扫描时，都会在自己的内部系统中生成一个固定的空间直角坐标系，该坐标系是以扫描仪自身的位置为坐标原点，X、Y轴布置在与该坐标原点相交的水平面上，Z轴为垂直方向。其获取被测对象的三维坐标原理为：通过激光测距系统发射出一个激光脉冲信号，到达被测目标表面经过漫反射，沿将近一样的路途返回到激光测距系统的接收器中，记录接收器得到这个激光脉冲的飞行时间，从而得到扫描点到扫描仪的距离S，由内部的两个反射镜与编码器分别测出扫描的水平角α和竖直角θ，如图2-2所示。则由基本公式2-1可以计算得到扫描目标点p的三维空间坐标(X,Y,Z)。coscoscossinsinX=SαYSαZS==θθθ（2-1）图2-2三维激光扫描仪系统定位原理
9对扫描点的空间距离，与此同时扫描控制模块获得对应的水平角和天顶距，最后利用空间极坐标的原理来计算得到被测对象的空间三维坐标[38]。图2-1三维激光扫描仪系统组成在扫描仪进行每站扫描时，都会在自己的内部系统中生成一个固定的空间直角坐标系，该坐标系是以扫描仪自身的位置为坐标原点，X、Y轴布置在与该坐标原点相交的水平面上，Z轴为垂直方向。其获取被测对象的三维坐标原理为：通过激光测距系统发射出一个激光脉冲信号，到达被测目标表面经过漫反射，沿将近一样的路途返回到激光测距系统的接收器中，记录接收器得到这个激光脉冲的飞行时间，从而得到扫描点到扫描仪的距离S，由内部的两个反射镜与编码器分别测出扫描的水平角α和竖直角θ，如图2-2所示。则由基本公式2-1可以计算得到扫描目标点p的三维空间坐标(X,Y,Z)。coscoscossinsinX=SαYSαZS==θθθ（2-1）图2-2三维激光扫描仪系统定位原理
【参考文献】：
期刊论文
[1]地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用[J]. 周京兵. 智能城市. 2018(19)
[2]采用全站仪开展隧道监控量测工作的实践[J]. 柳润青. 交通世界. 2018(25)
[3]利用LMedS算法提取规则建筑物顶部面片[J]. 陈向阳,向云飞. 测绘通报. 2018(04)
[4]一种基于补偿最小二乘的空间直线拟合算法[J]. 冯绍权,花向红,陶武勇. 测绘科学. 2019(02)
[5]浅析地面三维激光扫描技术在城市地下空间测量中的应用[J]. 黄新召. 工程建设与设计. 2017(16)
[6]基于PCL的柴油机缸盖三维特征提取技术[J]. 南刚雷,张瑞峰,张梓然. 电子测量技术. 2016(02)
[7]巷道围岩表面变形的激光测量方法[J]. 朱文杰,郝敬宾,杨乾龙,卢震,张桁维. 煤矿安全. 2015(06)
[8]我国隧道及地下工程发展现状与展望[J]. 洪开荣. 隧道建设. 2015(02)
[9]一种基于近景摄影测量理论的地铁隧道变形监测方法研究[J]. 陈振华,赵鸣,乔东梁. 特种结构. 2014(05)
[10]基于栅格划分和法向量估计的点云数据压缩[J]. 邢正全,邓喀中,薛继群. 测绘通报. 2012(07)
硕士论文
[1]基于三维激光扫描技术的隧道连续断面提取及变形分析[D]. 李双.长安大学 2015
[2]基于曲线拟合理论的点云数据处理分析[D]. 乐亚南.西南交通大学 2015
[3]三维激光扫描技术在隧道工程监测中的应用研究[D]. 胡琦佳.西南交通大学 2013
[4]基于三维激光扫描数据的地铁隧道变形监测[D]. 托雷.中国地质大学(北京) 2012
[5]激光点云数据压缩的精简研究[D]. 喜文飞.昆明理工大学 2011
本文编号：3325240
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
9对扫描点的空间距离，与此同时扫描控制模块获得对应的水平角和天顶距，最后利用空间极坐标的原理来计算得到被测对象的空间三维坐标[38]。图2-1三维激光扫描仪系统组成在扫描仪进行每站扫描时，都会在自己的内部系统中生成一个固定的空间直角坐标系，该坐标系是以扫描仪自身的位置为坐标原点，X、Y轴布置在与该坐标原点相交的水平面上，Z轴为垂直方向。其获取被测对象的三维坐标原理为：通过激光测距系统发射出一个激光脉冲信号，到达被测目标表面经过漫反射，沿将近一样的路途返回到激光测距系统的接收器中，记录接收器得到这个激光脉冲的飞行时间，从而得到扫描点到扫描仪的距离S，由内部的两个反射镜与编码器分别测出扫描的水平角α和竖直角θ，如图2-2所示。则由基本公式2-1可以计算得到扫描目标点p的三维空间坐标(X,Y,Z)。coscoscossinsinX=SαYSαZS==θθθ（2-1）图2-2三维激光扫描仪系统定位原理
9对扫描点的空间距离，与此同时扫描控制模块获得对应的水平角和天顶距，最后利用空间极坐标的原理来计算得到被测对象的空间三维坐标[38]。图2-1三维激光扫描仪系统组成在扫描仪进行每站扫描时，都会在自己的内部系统中生成一个固定的空间直角坐标系，该坐标系是以扫描仪自身的位置为坐标原点，X、Y轴布置在与该坐标原点相交的水平面上，Z轴为垂直方向。其获取被测对象的三维坐标原理为：通过激光测距系统发射出一个激光脉冲信号，到达被测目标表面经过漫反射，沿将近一样的路途返回到激光测距系统的接收器中，记录接收器得到这个激光脉冲的飞行时间，从而得到扫描点到扫描仪的距离S，由内部的两个反射镜与编码器分别测出扫描的水平角α和竖直角θ，如图2-2所示。则由基本公式2-1可以计算得到扫描目标点p的三维空间坐标(X,Y,Z)。coscoscossinsinX=SαYSαZS==θθθ（2-1）图2-2三维激光扫描仪系统定位原理
【参考文献】：
期刊论文
[1]地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用[J]. 周京兵. 智能城市. 2018(19)
[2]采用全站仪开展隧道监控量测工作的实践[J]. 柳润青. 交通世界. 2018(25)
[3]利用LMedS算法提取规则建筑物顶部面片[J]. 陈向阳,向云飞. 测绘通报. 2018(04)
[4]一种基于补偿最小二乘的空间直线拟合算法[J]. 冯绍权,花向红,陶武勇. 测绘科学. 2019(02)
[5]浅析地面三维激光扫描技术在城市地下空间测量中的应用[J]. 黄新召. 工程建设与设计. 2017(16)
[6]基于PCL的柴油机缸盖三维特征提取技术[J]. 南刚雷,张瑞峰,张梓然. 电子测量技术. 2016(02)
[7]巷道围岩表面变形的激光测量方法[J]. 朱文杰,郝敬宾,杨乾龙,卢震,张桁维. 煤矿安全. 2015(06)
[8]我国隧道及地下工程发展现状与展望[J]. 洪开荣. 隧道建设. 2015(02)
[9]一种基于近景摄影测量理论的地铁隧道变形监测方法研究[J]. 陈振华,赵鸣,乔东梁. 特种结构. 2014(05)
[10]基于栅格划分和法向量估计的点云数据压缩[J]. 邢正全,邓喀中,薛继群. 测绘通报. 2012(07)
硕士论文
[1]基于三维激光扫描技术的隧道连续断面提取及变形分析[D]. 李双.长安大学 2015
[2]基于曲线拟合理论的点云数据处理分析[D]. 乐亚南.西南交通大学 2015
[3]三维激光扫描技术在隧道工程监测中的应用研究[D]. 胡琦佳.西南交通大学 2013
[4]基于三维激光扫描数据的地铁隧道变形监测[D]. 托雷.中国地质大学(北京) 2012
[5]激光点云数据压缩的精简研究[D]. 喜文飞.昆明理工大学 2011
本文编号：3325240
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