本发明专利技术公开了一种隧道中超欠挖区域信息的获取方法，包括：栅格化隧道点云拟合曲面以获取预设大小的若干个点云栅格，将隧道点云拟合曲面上的点云划分至其对应的点云栅格，并获取各点云栅格的内部中心点；以内部中心点为划分中心点将点云栅格等分为预设个栅格区域，依次获取点云栅格中的已划点云至各栅格区域内部中心点的距离，获取最短的距离为精度对比值，对应的内部中心点为精度点；判断精度点是否满足预设条件，若是，则以精度对比值为其对应的已划点云至隧道基准面的目标最短距离；获取点云栅格中各已划点云对应目标最短距离的平均值，根据区域类型与平均值得到该点云栅格的超欠挖信息，降低了逐个处理点云数据以获取超欠挖信息的计算难度。超欠挖信息的计算难度。超欠挖信息的计算难度。
【技术实现步骤摘要】
一种隧道中超欠挖区域信息的获取方法与系统
[0001]本专利技术涉及隧道领域，尤其涉及一种隧道中超欠挖区域信息的获取方法与系统。
技术介绍
[0002]隧道开挖面在爆破过后存在体积较大的凹陷和突起，其中凹陷即超挖区域，突起即欠挖区域，其与一般表面不同，在隧道施工建设中需要进行专门的处理，例如优先喷涂或者分层喷涂。因此，超欠挖的区域位置和超欠挖量的计算是喷浆路径规划的基础。隧道点云数据可以反映出隧道的表面信息，但扫描的隧道点云数据过于密集，而且互相之间比较离散，逐个处理以获取超欠挖信息非常麻烦，另一方面，由于识别隧道信息的精度要求不是很高，所以本专利技术将利用栅格化技术处理点云，将隧道曲面分成若干个面积相等的栅格，分别计算出每个栅格内的超欠挖信息，以在降低逐个处理点云数据以获取超欠挖信息的计算难度的同时，提高数据处理的速度。
技术实现思路
[0003]为了降低逐个处理点云数据以获取超欠挖信息的计算难度，本专利技术提出了一种隧道中超欠挖区域信息的获取方法，包括步骤：
[0004]S01：获取隧道点云拟合曲面，并栅格化隧道点云拟合曲面以获取预设大小的若干个点云栅格，将隧道点云拟合曲面上的点云依次划分至其对应的点云栅格，以得到各点云栅格对应的点云为已划点云，并获取各点云栅格的内部中心点；
[0005]S02：以内部中心点为划分中心点将点云栅格等分为预设个栅格区域，并分别获取预设个栅格区域的内部中心点，依次获取点云栅格中的已划点云至各内部中心点的距离，并获取最短的距离为精度对比值，对应的内部中心点为精度点；
[0006]S03：判断精度点是否满足预设条件，若是，则以精度对比值为其对应的已划点云至隧道基准面的目标最短距离；
[0007]S04：通过将当前精度点代入预设曲面方程以确定点云栅格的区域类型，所述区域类型包括超挖区域与欠挖区域；获取点云栅格中各已划点云对应目标最短距离的平均值，根据区域类型与平均值得到该点云栅格的超欠挖信息。
[0008]进一步地，所述预设条件为：
[0009]||P
min
Q
×
nP
min
||≤a；或L＜b；
[0010]式中，P
min
表示精度点，Q为精度点对应的已划点云，P
min
Q表示P
min
至已划点云Q的向量，nP
min
表示P
min
的法向量，a表示预设精度值；所述||P
min
Q
×
nP
min
||的值越小表明P
min
Q与nP
min
之间的夹角越小，夹角越小点云Q至P
min
之间的距离越小，通过设定预设精度值a以确定已划点云至隧道基准面的最短距离；L为栅格区域的边长，b为预设边长精度值。
[0011]进一步地，所述步骤S03中，当精度点不满足预设条件时：
[0012]则以精度点对应的栅格区域为点云栅格，以精度点为划分中心点，返回步骤S02重新对该点云栅格进行划分。
[0013]进一步地，所述步骤S01中将隧道点云拟合曲面上的点云依次划分至其对应的点云栅格，其具体方法为：
[0014]获取点云至隧道中轴线的垂线，所述垂线与隧道中轴线的交点即点云对应的垂点；获取垂线与水平方向之间的夹角为点云夹角，所述水平方向即与隧道中轴线垂直，且以隧道中轴线的两侧为点云侧分标准，朝向对应点云一侧的方向；
[0015]以隧道中轴线的起点为原点，获取点云的垂点至原点的距离为点云轴向距离；
[0016]根据点云夹角与点云轴向距离将点云划分至其对应的点云栅格。
[0017]进一步地，所述获取方法还包括：超欠挖方量的计算，计算公式为：
[0018][0019]式中，n表示点云栅格的数量，为第i个点云栅格中各已划点云对应目标最短距离的平均值即超欠挖量，L为点云栅格的边长，V表示n个点云栅格的超欠挖方量。
[0020]进一步地，所述点云栅格与栅格区域的长宽相等。
[0021]本专利技术还提出了一种隧道中超欠挖区域信息的获取系统，包括：
[0022]点云划分模块，用于获取隧道点云拟合曲面，并栅格化隧道点云拟合曲面以获取预设大小的若干个点云栅格，将隧道点云拟合曲面上的点云依次划分至其对应的点云栅格，以得到各点云栅格对应的点云为已划点云，并获取各点云栅格的内部中心点；
[0023]栅格划分模块，用于以内部中心点为划分中心点将点云栅格等分为预设个栅格区域，并分别获取预设个栅格区域的内部中心点，依次获取点云栅格中的已划点云至各内部中心点的距离，并获取最短的距离为精度对比值，对应的内部中心点为精度点；
[0024]判断模块，用于判断精度点是否满足预设条件，若是，则以精度对比值为其对应的已划点云至隧道基准面的目标最短距离；
[0025]信息获取模块，用于通过将当前精度点代入预设曲面方程以确定点云栅格的区域类型，所述区域类型包括超挖区域与欠挖区域；获取点云栅格中各已划点云对应目标最短距离的平均值，根据区域类型与平均值得到该点云栅格的超欠挖信息。
[0026]进一步地，所述判断模块中当精度点不满足预设条件时，还包括：
[0027]以精度点对应的栅格区域为点云栅格，以精度点为划分中心点，重新通过栅格划分模块对该点云栅格进行划分。
[0028]进一步地，所述点云划分模块还包括：
[0029]点云夹角获取单元，用于获取点云至隧道中轴线的垂线，所述垂线与隧道中轴线的交点即点云对应的垂点；获取垂线与水平方向之间的夹角为点云夹角，所述水平方向即与隧道中轴线垂直，且以隧道中轴线的两侧为点云侧分标准，朝向对应点云一侧的方向；
[0030]点云轴向距离获取单元，用于以隧道中轴线的起点为原点，获取点云的垂点至原点的距离为点云轴向距离；
[0031]划分单元，用于根据点云夹角与点云轴向距离将点云划分至其对应的点云栅格。
[0032]与现有技术相比，本专利技术至少含有以下有益效果：
[0033](1)本专利技术通过将点云栅格等分为预设个栅格区域，依次获取点云栅格中的已划点云至各栅格区域内部中心点的距离，并获取最短的距离为精度对比值，对应的内部中心
点为精度点，当精度点满足预设条件时则以精度对比值为其对应的已划点云至隧道基准面的目标最短距离，并获取点云栅格中各已划点云对应目标最短距离的平均值，根据区域类型与平均值得到该点云栅格的超欠挖信息，其通过预设条件以判断出精度对比值是否为对应的已划点云至隧道基准面的最短距离，并通过平均值近似为点云栅格的超欠挖信息，其精简了通过逐个处理点云数据以获取超欠挖信息的计算；
[0034](2)本专利技术通过获取精度点至已划点云的向量与精度点法向量叉乘后的模值，并利用精度点至已划点云的向量与精度点法向量之间的夹角越小，模值越小的原理，设定精度值a，以使得两个向量在接近于平行时(即小于等本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种隧道中超欠挖区域信息的获取方法，其特征在于，包括步骤：S01：获取隧道点云拟合曲面，并栅格化隧道点云拟合曲面以获取预设大小的若干个点云栅格，将隧道点云拟合曲面上的点云依次划分至其对应的点云栅格，以得到各点云栅格对应的点云为已划点云，并获取各点云栅格的内部中心点；S02：以内部中心点为划分中心点将点云栅格等分为预设个栅格区域，并分别获取预设个栅格区域的内部中心点，依次获取点云栅格中的已划点云至各内部中心点的距离，并获取最短的距离为精度对比值，对应的内部中心点为精度点；S03：判断精度点是否满足预设条件，若是，则以精度对比值为其对应的已划点云至隧道基准面的目标最短距离；S04：通过将当前精度点代入预设曲面方程以确定点云栅格的区域类型，所述区域类型包括超挖区域与欠挖区域；获取点云栅格中各已划点云对应目标最短距离的平均值，根据区域类型与平均值得到该点云栅格的超欠挖信息。2.根据权利要求1所述的一种隧道中超欠挖区域信息的获取方法，其特征在于，所述预设条件为：||P
min
Q
×
nP
min
||≤a；或L＜b；式中，P
min
表示精度点，Q为精度点对应的已划点云，P
min
Q表示P
min
至已划点云Q的向量，nP
min
表示P
min
的法向量，a表示预设精度值；所述||P
min
Q
×
nP
min
||的值越小表明P
min
Q与nP
min
之间的夹角越小，夹角越小点云Q至P
min
之间的距离越小，通过设定预设精度值a以确定已划点云至隧道基准面的最短距离；L为栅格区域的边长，b为预设边长精度值。3.根据权利要求2所述的一种隧道中超欠挖区域信息的获取方法，其特征在于，所述步骤S03中，当精度点不满足预设条件时：则以精度点对应的栅格区域为点云栅格，以精度点为划分中心点，返回步骤S02重新对该点云栅格进行划分。4.根据权利要求1所述的一种隧道中超欠挖区域信息的获取方法，其特征在于，所述步骤S01中将隧道点云拟合曲面上的点云依次划分至其对应的点云栅格，其具体方法为：获取点云至隧道中轴线的垂线，所述垂线与隧道中轴线的交点即点云对应的垂点；获取垂线与水平方向之间的夹角...
【专利技术属性】
技术研发人员：鲍元飞，殷枝荣，李光均，李科军，张林，王永明，宋飞，陈淼林，孙振，庄星，靳菲菲，姚学军，李勇，谌鸿强，黄文静，张宇，陆敬忠，徐井军，邓满林，魏波，刘翔，陆崚，
申请(专利权)人：湖南长院悦诚装备有限公司中铁五局集团第一工程有限责任公司中南林业科技大学，
类型：发明
国别省市：
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