CN104374780A - 隧道内三维激光扫描反射率的校正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道内三维激光扫描反射率的校正方法，该方法至少包括如下步骤：在待扫描隧道区间中，通过三维激光扫描仪采集至少3测站扫描点云数据，并按圆柱投影法生成正射影像；将生成的所述正射影像进行分区，统计在各分区测线的反射率分布曲线，并将这些反射率分布曲线汇集以获得反射率校正曲线；之后扫描所述正射影像，并根据反射率校正曲线校正所述正射影像。本发明的优点是，通过对隧道的激光量测反射率进行校正后可减小同隧道真实内壁反射率之间的差异，增强三维激光扫描正射影像的效果，同时可利用该方法统一反射率值、提高影像的对比度，从而有助于隧道病害信息的自动化提取和判读。
Description
技术领域
本发明涉及三维激光扫描反射率校正方法，具体涉及一种隧道内三维扫描反射率的校正方法。
背景技术
在城市轨道交通隧道维护工作中，通过对隧道内壁影像信息的判读可识别并量测附属设备的空间分布和表观病害信息。传统的影像获取一般采用人工光学照相，该采集方式受制于隧道内光线条件和作业时间限制，难以采集大量高精度可量测的隧道内壁影像。
三维激光扫描技术是一种以激光测距方式快速获取被测物体三维坐标及激光反射率的测量技术，所采集的高密度点云数据可直观反应物体的几何尺寸和激光反射率差异信息。激光反射率的采集不受光线条件限制，可根据隧道内表面的激光反射率差异信息经投影后插值生成内壁的影像。
由于激光反射率会受待测物体材质、扫描仪激光类型与功率、激光入射角度和距离、隧道内水汽条件等因素影响，因此激光量测反射率与真实内壁反射率存在一定差异，量测后需要进行校正。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种隧道内三维扫描反射率的校正方法，该校正方法通过将生成的正射影像进行分区，统计在各分区测线的反射率分布曲线，并将其汇集后获得反射率校正曲线，以对正射影像进行校正。
本发明目的实现由以下技术方案完成：
一种隧道内三维激光扫描反射率的校正方法，其特征在于所述校正方法包括如下步骤：在待扫描隧道区间中，通过三维激光扫描仪采集至少三个测站扫描点云数据，并按圆柱投影法生成正射影像；将生成的所述正射影像进行分区，即按所述隧道衬砌环沿隧道里程方向分区，分为1～n区，同时按所述正射影像断面展开方向分区，至少分为A～T区；统计在A～T区内相应于各第一测线的第一反射率分布曲线；汇集各所述第一反射率分布曲线，以获得第一反射率校正曲线；扫描所述正射影像，并根据所述第一反射率校正曲线校正所述正射影像；继续统计在A～T区内相应于各第二测线的多个第二反射率分布曲线，其中所述第二测线的数目小于所述第一测线的数目；以多个所述第二反射率分布曲线取代所述第一反射率分布曲线中的前多个第一反射率分布曲线，并将两者汇集以获得第二反射率校正曲线；再次扫描所述正射影像，并根据所述第二反射率校正曲线再次校正所述正射影像。
所述第一测线的数量不少于所述正射影像在断面展开方向的分区数量。
通过第N次反射率校正曲线校正所述正射影像，以使所述正射影像达到要求的清晰度，所述N的大小取决于所述正射影像需要校正的次数。
所述第一反射率校正曲线的计算过程为：（1）根据各所述第一反射率分布曲线，提取所述第一测线所在分区A的反射率均值HAi，然后将分区A的反射率均值HAi统一到分区1的反射率均值HA1获得两者交叉区域的反射率校正系数IA1，即IA1=HAi/HA1，并依此法，依次获得分区A同其余分区2～n交叉区域的反射率校正系数IA2、IA3…IAn；（2）按照步骤（1）中所述方法，依次获得分区B、C…T同分区1～n的交叉区域的反射率校正系数(IB1、IB2…IBn）、（IC1、IC2…ICn）…(IT1、IT2…ITn)；（3）汇集各所述交叉区域的反射率校正系数，以获得所述第一反射率校正曲线。
相邻所述测站之间具有重复区域，以第一测站的重复区域的反射率校准值作为第二测站中所述重复区域的反射率均值，依次进行相邻所述测站扫描点云数据的拼接。
本发明的优点是，通过对隧道的激光量测反射率进行校正后可减小同隧道真实内壁反射率之间的差异，增强三维激光扫描正射影像的效果，同时可利用该方法统一反射率值、提高影像的对比度，从而有助于隧道病害信息的自动化提取和判读。
附图说明
图1为本发明方法流程示意图；
图2为本发明中反射率影像校正分区参数图；
图3为本发明中相邻测站重复扫描区域反射率校正参数平滑处理示意图；
图4为本发明中测站扫描数据归一化后逐环反射率统计图。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
如图1-4，图中标记1-5分别为：测站1、测站2、测站3、重复扫描区域4、重复扫描区域5。
实施例：本实施例具体涉及一种隧道内三维激光扫描反射率的校正方法，反射率校正的目的在于：1）解决反射率信息生成影像时出现的颜色（灰度）不均匀的问题；2）提升影像的细节信息，包括对比度、亮度等，有助于提高影像的判读能力；3）统一反射率特征（均一化），便于后续实施渗漏水信息、隧道病害的自动提取。
如图1-4所示，本实施例中隧道内三维激光扫描反射率的校正方法具体包括以下步骤：
（1）在待扫描隧道区间中，选取内壁附着物较少的典型区段采集至少3个测站的扫描数据，并按圆柱投影法生成正射影像；
（2）在生成的正射影像中，按如图2所示方式进行分区，即X方向（隧道里程方向）按隧道衬砌环分区，共25环，故分为1～25区；Y方向按正射影像断面展开方向分区，分为A～T区，此处可根据需要调整分区数，分区数越多相应的校正曲线精度也就越多，但是运算量也相应越大；其中，X方向的分区同Y方向的分区的交叉区域可通过各自的分区号联合表示，例如分区A与分区13的交叉区域表示为A13；
（3）实际盾构隧道的内壁反射率呈现一定规律性，统计在A～T区内相应于各第一测线的第一反射率分布曲线，确保每个分区内至少具有一条第一测线；之后汇集前述的各第一反射率分布曲线，以获得第一反射率校正曲线；其后扫描正射影像，并根据该第一反射率校正曲线校正该正射影像；其中，第一反射率校正曲线的具体计算过程为：
a)根据第一测线A相应的第一反射率分布曲线，计算获得分区A点云的反射率均值HAi，然后将分区A的反射率均值HAi统一到分区1的反射率均值HA1获得两者交叉区域A1的反射率校正系数IA1，即计算公式为IA1=HAi/HA1，其中衬砌环分区的反射率均值可通过如图4所示的方法统计计算得到；之后依此法，依次获得分区A同其余分区2～25交叉区域的反射率校正系数IA2、IA3…IAn；
b）按照步骤a中所述方法，依次获得分区B、C…T同分区1～25的交叉区域B1、B2…T24、T25的反射率校正系数，即(IB1、IB2…IB25）、（IC1、IC2…IC25）…(IT1、IT2…IT25)；
c）汇集所有交叉区域的反射率校正系数，以获得正射影像的第一反射率校正曲线；
（4）继续统计在A～T区内相应于各第二测线的第二反射率分布曲线，此时第二测线的数量应小于第一测线的数量，例如第一测线的数量为25，第二测线的数量为20；以20个第二反射率分布曲线取代25个第一反射率分布曲线中的前20个第一反射率分布曲线，并将20个第二反射率分布曲线同剩余的5个第一反射率分布曲线汇集以获得新的第二反射率校正曲线；再次扫描上一步骤中的正射影像，并根据第二反射率校正曲线校正该正射影像。
（5）如图3所示，为了保证相邻测站之间重复区域的反射率过渡平滑，以测站1的重复区域4的反射率校准值作为测站2中该区域的反射率均值，以测站2的重复区域5的反射率校准值作为测站3中该区域的反射率均值，依次进行多站扫描数据的拼接。
需要说明的是，考虑到隧道一般为对称结构，即测线A与测线T的反射率校正曲线可重复利用，测线B与测线S的反射率校正曲线可重复利用，测线C与测线R的反射率校正曲线可重复利用；此外，本实施例中可采用第N测线，并获取第N次反射率校正曲线，以校正前述的正射影像，进行多次校正的目的在于使正射影像达到要求的清晰度。
本实施例中的方法可应用于隧道三维激光扫描正射影像的效果增强，可利用该方法统一反射率值、提高影像的对比度等，从而有助于隧道内壁病害影像信息的自动化判读，应用前景和经济效益良好。
Claims (5)
1.一种隧道内三维激光扫描反射率的校正方法，其特征在于所述校正方法包括如下步骤：在待扫描隧道区间中，通过三维激光扫描仪采集至少三个测站扫描点云数据，并按圆柱投影法生成正射影像；将生成的所述正射影像进行分区，即按所述隧道衬砌环沿隧道里程方向分区，分为1～n区，同时按所述正射影像断面展开方向分区，至少分为A～T区；统计在A～T区内相应于各第一测线的第一反射率分布曲线；汇集各所述第一反射率分布曲线，以获得第一反射率校正曲线；扫描所述正射影像，并根据所述第一反射率校正曲线校正所述正射影像；继续统计在A～T区内相应于各第二测线的多个第二反射率分布曲线，其中所述第二测线的数目小于所述第一测线的数目；以多个所述第二反射率分布曲线取代所述第一反射率分布曲线中的前多个第一反射率分布曲线，并将两者汇集以获得第二反射率校正曲线；再次扫描所述正射影像，并根据所述第二反射率校正曲线再次校正所述正射影像。
2.根据权利要求1所述的一种隧道内三维激光扫描反射率的校正方法，其特征在于所述第一测线的数量不少于所述正射影像在断面展开方向的分区数量。
3.根据权利要求1所述的一种隧道内三维激光扫描反射率的校正方法，其特征在于通过第N次反射率校正曲线校正所述正射影像，以使所述正射影像达到要求的清晰度，所述N的大小取决于所述正射影像需要校正的次数。
4.根据权利要求1所述的一种隧道内三维激光扫描反射率的校正方法，其特征在于所述第一反射率校正曲线的计算过程为：（1）根据各所述第一反射率分布曲线，提取所述第一测线所在分区A的反射率均值HAi，然后将分区A的反射率均值HAi统一到分区1的反射率均值HA1获得两者交叉区域的反射率校正系数IA1，即IA1=HAi/HA1，并依此法，依次获得分区A同其余分区2～n交叉区域的反射率校正系数IA2、IA3…IAn；（2）按照步骤（1）中所述方法，依次获得分区B、C…T同分区1～n的交叉区域的反射率校正系数(IB1、IB2…IBn）、（IC1、IC2…ICn）…(IT1、IT2…ITn)；（3）汇集各所述交叉区域的反射率校正系数，以获得所述第一反射率校正曲线。
5.根据权利要求1所述的一种隧道内三维激光扫描反射率的校正方法，其特征在于相邻所述测站之间具有重复区域，以第一测站的重复区域的反射率校准值作为第二测站中所述重复区域的反射率均值，依次进行相邻所述测站扫描点云数据的拼接。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105301577A (zh) * | 2015-10-10 | 2016-02-03 | 福州华鹰重工机械有限公司 | 一种激光强度校准方法及装置 |
| CN106127771A (zh) * | 2016-06-28 | 2016-11-16 | 上海数联空间科技有限公司 | 基于激光雷达lidar点云数据获取隧道正射影像系统及方法 |
| CN108981605A (zh) * | 2018-07-25 | 2018-12-11 | 广州市杜格科技有限公司 | 物体三维纹理特征的检测方法及其系统 |
| WO2020107379A1 (zh) * | 2018-11-30 | 2020-06-04 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 应用于测距装置的反射率校正方法、测距装置 |
| WO2021232247A1 (zh) * | 2020-05-19 | 2021-11-25 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 点云着色方法、点云着色系统和计算机存储介质 |
| CN113702985A (zh) * | 2021-06-28 | 2021-11-26 | 盎锐（上海）信息科技有限公司 | 用于实测实量的测量方法及激光雷达 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102564393A (zh) * | 2011-12-28 | 2012-07-11 | 北京工业大学 | 隧道全断面三维激光监控量测方法 |
-
2014
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102564393A (zh) * | 2011-12-28 | 2012-07-11 | 北京工业大学 | 隧道全断面三维激光监控量测方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| STEPHANIE FEKETE ET AL.: "Geotechnical and operational applications for 3-dimensional laser scanning in drill and blast tunnels", 《TUNNELLING AND UNDERGROUND SPACE TECHNOLOGY》 * |
| 刘绍堂等: "基于激光扫描的隧道变形监测的误差来源及变形分析", 《铁道工程学报》 * |
| 尹恒等: "基于三维激光扫描技术的病害隧道监测", 《地下空间与工程学报》 * |
| 王令文等: "基于三维激光扫描技术的隧道检测技术研究", 《工程勘察》 * |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105301577A (zh) * | 2015-10-10 | 2016-02-03 | 福州华鹰重工机械有限公司 | 一种激光强度校准方法及装置 |
| CN105301577B (zh) * | 2015-10-10 | 2016-07-06 | 福州华鹰重工机械有限公司 | 一种激光强度校准方法及装置 |
| CN106127771A (zh) * | 2016-06-28 | 2016-11-16 | 上海数联空间科技有限公司 | 基于激光雷达lidar点云数据获取隧道正射影像系统及方法 |
| CN106127771B (zh) * | 2016-06-28 | 2018-11-02 | 南京数联空间测绘科技有限公司 | 基于激光雷达lidar点云数据获取隧道正射影像系统及方法 |
| CN108981605A (zh) * | 2018-07-25 | 2018-12-11 | 广州市杜格科技有限公司 | 物体三维纹理特征的检测方法及其系统 |
| WO2020107379A1 (zh) * | 2018-11-30 | 2020-06-04 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 应用于测距装置的反射率校正方法、测距装置 |
| WO2021232247A1 (zh) * | 2020-05-19 | 2021-11-25 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 点云着色方法、点云着色系统和计算机存储介质 |
| CN114026410A (zh) * | 2020-05-19 | 2022-02-08 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 点云着色方法、点云着色系统和计算机存储介质 |
| CN113702985A (zh) * | 2021-06-28 | 2021-11-26 | 盎锐（上海）信息科技有限公司 | 用于实测实量的测量方法及激光雷达 |
| CN113702985B (zh) * | 2021-06-28 | 2024-04-02 | 盎锐(杭州)信息科技有限公司 | 用于实测实量的测量方法及激光雷达 |
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