CN114494573A - 三维管道模型标注方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

三维管道模型标注方法、装置、电子设备及存储介质 Download PDF

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CN114494573A CN202111553103.7A CN202111553103A CN114494573A CN 114494573 A CN114494573 A CN 114494573A CN 202111553103 A CN202111553103 A CN 202111553103A CN 114494573 A CN114494573 A CN 114494573A
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Abstract

本发明提供一种三维管道模型标注方法、装置、电子设备及存储介质，该方法包括：根据目标管道内壁的点云序列建立目标管道内壁的三维点云模型；根据预设的多个剖切角度分别对三维点云模型进行剖切展开，建立目标管道内壁的可滚动的二维平面展开图；建立可滚动的二维平面展开图的像素点与三维点云模型中的三维点云之间的映射关系；根据可滚动的二维平面展开图内选定二维图形的像素点信息以及映射关系，获得三维点云模型中与选定二维图形对应的选定三维图形的三维点云；根据选定三维图形的三维点云，在三维点云模型中对选定三维图形进行标注。本发明能够避免标注分析时在剖切位置上的缺陷被分开，实现管道缺陷的完整标注。

Description

三维管道模型标注方法、装置、电子设备及存储介质
技术领域
本发明涉及管道技术领域，尤其涉及一种三维管道模型标注方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
在管道检测时，通常是通过激光雷达扫射管道内表面，然后通过计算机相关图形算法，构建三维管道模型并对其中的选定结构(例如缺陷)进行标注分析。
现有技术中，可以通过将二维标注映射到三维模型中，实现对三维管道模型的标注。然而，现有的二维标注映射三维模型的映射关系中，二维展开的色谱图对应固定的剖切方向，在一些情况下(如缺陷区域跨越剖切位置)会导致剖切位置上的缺陷被分开，从而不能标注完整的管道缺陷。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种三维管道模型标注方法、装置、电子设备及存储介质。
第一方面，本发明提供一种三维管道模型标注方法，包括：
根据目标管道内壁的点云序列建立所述目标管道内壁的三维点云模型；所述点云序列包括若干逐帧排列的二维管道内壁点云，所述二维管道内壁点云包括垂直于管道轴沿多个角度扫描得到的距离值；
根据预设的多个剖切角度分别对所述三维点云模型进行剖切展开，建立所述目标管道内壁的可滚动的二维平面展开图，沿多个剖切角度剖切后形成的剖切线与管道轴线相互平行；建立所述可滚动的二维平面展开图的像素点与所述三维点云模型中的三维点云之间的映射关系；
根据所述可滚动的二维平面展开图内选定二维图形的像素点信息以及所述映射关系，获得所述三维点云模型中与所述选定二维图形对应的选定三维图形的三维点云；
根据所述选定三维图形的三维点云，在所述三维点云模型中对所述选定三维图形进行标注。
可选地，所述根据预设的多个剖切角度分别对所述三维点云模型进行剖切展开，建立所述目标管道内壁的可滚动的二维平面展开图，包括：
基于预设的剖切角度，对所述三维点云模型进行剖切展开，以第一帧二维管道内壁点云中对应剖切角度的二维点云作为坐标原点，以所述三维点云模型中三维点云与所述坐标原点的帧距为横坐标，以所述三维点云模型中三维点云与所述坐标原点之间的相对角度值为纵坐标，建立所述剖切角度对应的所述目标管道内壁的二维平面展开图；
基于预设的多个剖切角度分别对应的所述目标管道内壁的二维平面展开图，建立所述目标管道内壁的可滚动的二维平面展开图；
其中，所述三维点云模型中三维点云与所述坐标原点之间的相对角度值通过以下方式得到：
获取三维点云的角度值；
若所述三维点云的角度值在所述坐标原点对应的剖切角度与360度之间的范围内，则将所述三维点云的角度值减去所述剖切角度，做减后的结果作为所述三维点云与所述坐标原点之间的相对角度值；
若所述三维点云的角度值不在所述坐标原点对应的剖切角度与360度之间的范围内，则将所述做减后的结果加上360度，作为所述三维点云与所述坐标原点之间的相对角度值。
可选地，在选定二维图形为选定直线段的情况下，所述根据所述可滚动的二维平面展开图内选定二维图形的像素点信息以及所述映射关系，获得所述三维点云模型中与所述选定二维图形对应的选定三维图形的三维点云，包括：
若所述选定直线段起点和终点的横坐标相同，则根据所述映射关系，确定所述三维点云模型中与所述选定直线段对应的选定三维线路所在的二维管道内壁点云，以及所述选定三维线路起点和终点的角度值；
根据所述选定三维线路起点和终点的角度值与所述选定三维线路所在的二维管道内壁点云中二维点云的角度值之间的匹配关系进行寻点，得到所述选定三维线路的三维点云；或者，
若所述选定直线段起点和终点的横坐标不同，则根据所述映射关系，确定所述三维点云模型中与所述选定直线段对应的选定三维线路经过的二维管道内壁点云；
针对所述选定三维线路经过的二维管道内壁点云，获取所述选定直线段中对应所述二维管道内壁点云的像素点的纵坐标，并基于所述像素点的纵坐标确定所述选定三维线路与所述二维管道内壁点云的相交点的角度值；
根据所述相交点的角度值与所述二维管道内壁点云中二维点云的角度值之间的匹配关系，得到所述选定三维线路的三维点云。
可选地，在选定二维图形为选定矩形的情况下，所述根据所述可滚动的二维平面展开图内选定二维图形的像素点信息以及所述映射关系，获得所述三维点云模型中与所述选定二维图形对应的选定三维图形的三维点云，包括：
基于所述选定矩形的起点和终点的横坐标，确定所述选定矩形中像素点对应三维点云模型中的二维管道内壁点云的帧范围；
基于所述选定矩形的起点和终点的纵坐标，确定所述选定矩形中像素点对应三维点云模型中的相对角度值；
基于所述选定矩形的像素对应三维点云模型中的二维管道内壁点云的帧范围和相对角度值，确定所述选定矩形在所述三维点云模型中对应的所有三维点云。
可选地，所述获得所述三维点云模型中与所述选定二维图形对应的选定三维图形的三维点云之后，所述方法还包括：
根据所述三维点云模型中与所述选定二维图形对应的选定三维图形的三维点云，得到所述选定三维图形的特征参数。
可选地，在所述选定二维图形为选定直线段的情况下，所述根据所述三维点云模型中与所述选定二维图形对应的选定三维图形的三维点云，得到所述选定三维图形的特征参数，包括：
根据所述三维点云模型中与所述选定直线段对应的选定三维线路的三维点云，依次计算相邻两个三维点云之间的距离并进行累加，得到所述选定三维线路的长度。
可选地，在所述选定二维图形为选定矩形的情况下，所述根据所述三维点云模型中与所述选定二维图形对应的选定三维图形的三维点云，得到所述选定三维图形的特征参数，包括：
根据所述三维点云模型中与所述选定矩形对应的选定三维曲面的三维点云，获取所述选定三维曲面的边界三维点云，依次计算相邻两个所述边界三维点云之间的距离并进行累加，得到所述选定三维曲面的周长；或者，
根据所述三维点云模型中与所述选定矩形对应的选定三维曲面的三维点云，依次计算所述选定三维曲面对应相邻两帧二维管道内壁点云的三维点云围成的面积并进行累加，得到所述选定三维曲面的面积；或者，
根据所述三维点云模型中与所述选定矩形对应的选定三维曲面的三维点云，依次计算所述选定三维曲面对应相邻两帧二维管道内壁点云的三维点云围成的体积并进行累加，得到所述选定三维曲面的体积。
可选地，所述可滚动的二维平面展开图包括可滚动的二维色谱图和可滚动的二维全景图中的一种或多种。
第二方面，本发明还提供一种三维管道模型标注装置，包括：
第一构建模块，用于根据目标管道内壁的点云序列建立所述目标管道内壁的三维点云模型；所述点云序列包括若干逐帧排列的二维管道内壁点云，所述二维管道内壁点云包括垂直于管道轴沿多个角度扫描得到的距离值；
第二构建模块，用于根据预设的多个剖切角度分别对所述三维点云模型进行剖切展开，建立所述目标管道内壁的可滚动的二维平面展开图，沿多个剖切角度剖切后形成的剖切线与管道轴线相互平行；建立所述可滚动的二维平面展开图的像素点与所述三维点云模型中的三维点云之间的映射关系；
获取模块，用于根据所述可滚动的二维平面展开图内选定二维图形的像素点信息以及所述映射关系，获得所述三维点云模型中与所述选定二维图形对应的选定三维图形的三维点云；
标注模块，用于根据所述选定三维图形的三维点云，在所述三维点云模型中对所述选定三维图形进行标注。
第三方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述第一方面所述的三维管道模型标注方法的步骤。
第四方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上所述第一方面所述的三维管道模型标注方法的步骤。
本发明提供的三维管道模型标注方法、装置、电子设备及存储介质，通过根据预设的多个剖切角度分别对三维点云模型进行剖切展开，建立目标管道内壁的可滚动的二维平面展开图，并建立可滚动的二维平面展开图的像素点与三维点云模型中的三维点云之间的映射关系，使得进行标注分析时可以根据需要滚动选择二维平面展开图的视图界面，并能够在动态滚动的情况下得到正确的标注映射关系，从而避免了标注分析时在剖切位置上的缺陷被分开，能够实现管道缺陷的完整标注。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的三维管道模型标注方法的流程示意图；
图2是本发明提供的管道内壁三维点云模型示意图；
图3是本发明提供的单帧二维管道内壁点云示意图；
图4是本发明提供的单帧二维管道内壁点云的剖切展开示意图；
图5是本发明提供的二维平面展开图对应的直角坐标系示意图；
图6是本发明提供的二维平面展开图中包括选定直线段的示意图之一；
图7是本发明提供的在三维点云模型中形成选定三维线路的示意图之一；
图8是本发明提供的二维平面展开图中包括选定直线段的示意图之二；
图9是本发明提供的在三维点云模型中形成选定三维线路的示意图之二；
图10是本发明提供的二维平面展开图中包括选定矩形的示意图；
图11是本发明提供的在三维点云模型中形成选定三维曲面的示意图；
图12是本发明提供的三维管道模型标注装置的结构示意图；
图13是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明提供的三维管道模型标注方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤100、根据目标管道内壁的点云序列建立目标管道内壁的三维点云模型；点云序列包括若干逐帧排列的二维管道内壁点云，二维管道内壁点云包括垂直于管道轴沿多个角度扫描得到的距离值；
具体地，使用载有激光雷达的爬行器在目标管道中爬行时进行扫描，可以得到目标管道内壁的多帧点云数据，根据爬行器扫描管道内壁的先后顺序对所有点云数据进行排序，便可以得到目标管道内壁的点云序列，该点云序列包括若干逐帧排列的二维管道内壁点云，二维管道内壁点云包括垂直于管道轴沿多个角度扫描得到的距离值，从而可以根据该点云序列建立目标管道的三维点云模型。
图2为本发明提供的管道内壁三维点云模型示意图，如图2所示，Fi表示目标管道内壁的任意一帧二维管道内壁点云，图中目标管道内壁的第一帧二维管道内壁点云记为F0，目标管道内壁的最后一帧二维管道内壁点云记为Fn，每帧二维管道内壁点云具有相应的点云数据。以爬行器的初始位置作为三维坐标系的原点，经过管道中心点的水平方向作为X坐标方向，经过管道中心点的竖直方向作为Y坐标方向，将爬行器的爬行方向作为Z坐标方向，根据点云序列构建出目标管道内壁的三维点云模型。
步骤101、根据预设的多个剖切角度分别对三维点云模型进行剖切展开，建立目标管道内壁的可滚动的二维平面展开图，沿多个剖切角度剖切后形成的剖切线与管道轴线相互平行；建立可滚动的二维平面展开图的像素点与三维点云模型中的三维点云之间的映射关系；
具体地，为了可以标注完整的管道缺陷，本发明实施例中，可以预先设定多个不同的剖切角度，例如，假设以三维点云模型的X-Y平面为时钟平面，则可以以不同的时钟方向作为不同的剖切角度，如3点钟方向，6点钟方向，9点钟方向等。
图3为本发明提供的单帧二维管道内壁点云示意图，图4为本发明提供的单帧二维管道内壁点云的剖切展开示意图，如图3和图4所示，图中剖切角度为0点钟方向，剖切点为A0，Ai表示二维管道内壁点云的任意一个二维点云，假设以A0作为二维管道内壁点云的剖切展开图中第一个二维点云，则An表示二维管道内壁点云的剖切展开图中最后一个二维点云，将二维管道内壁点云从A0位置剖切展开后，即可得到图4所示的剖切展开图。
根据预设的多个剖切角度，分别对三维点云模型进行剖切展开，便可以得到三维点云模型对应不同剖切角度的剖切展开图，根据这多个对应不同剖切角度的剖切展开图，便可以建立目标管道内壁的可滚动的二维平面展开图，从而可以通过动态滚动的方式选择合适的界面视图进行缺陷的标注，避免了剖切位置上的缺陷被分开。可以理解，该可滚动的二维平面展开图中，不同的界面视图对应不同剖切角度得到的二维平面展开图。
可选地，根据预设的多个剖切角度分别对三维点云模型进行剖切展开，建立目标管道内壁的可滚动的二维平面展开图，可以包括：
基于预设的剖切角度，对三维点云模型进行剖切展开，以第一帧二维管道内壁点云中对应剖切角度的二维点云作为坐标原点，以三维点云模型中三维点云与坐标原点的帧距为横坐标，以三维点云模型中三维点云与坐标原点之间的相对角度值为纵坐标，建立剖切角度对应的目标管道内壁的二维平面展开图；
基于预设的多个剖切角度分别对应的目标管道内壁的二维平面展开图，建立目标管道内壁的可滚动的二维平面展开图；
其中，三维点云模型中三维点云与坐标原点之间的相对角度值通过以下方式得到：
获取三维点云的角度值；
若三维点云的角度值在坐标原点对应的剖切角度与360度之间的范围内，则将三维点云的角度值减去剖切角度，做减后的结果作为三维点云与坐标原点之间的相对角度值；
若三维点云的角度值不在坐标原点对应的剖切角度与360度之间的范围内，则将做减后的结果加上360度，作为三维点云与坐标原点之间的相对角度值。
具体地，图5为本发明提供的二维平面展开图对应的直角坐标系示意图，如图5所示，以某一剖切角度为例，可以以第一帧二维管道内壁点云中对应剖切角度的二维点云作为坐标原点，以三维点云模型中三维点云与坐标原点的帧距(即三维点云对应的二维管道内壁点云与第一帧二维管道内壁点云之间的距离)为横坐标，以三维点云模型中三维点云与坐标原点之间的相对角度值为纵坐标，构建二维直角坐标系，将三维点云模型中的三维点云映射到二维平面中，从而建立该剖切角度对应的目标管道内壁的二维平面展开图，并可以建立该二维平面展开图中的像素点与三维点云模型中的三维点云之间的映射关系，例如二维平面展开图中的像素点的横坐标可以映射三维点云模型中三维点云所在的二维管道内壁点云，二维平面展开图中的像素点的纵坐标可以映射三维点云模型中三维点云对应的角度值。
以上述图2至图4中的二维管道内壁点云和剖切点为例，可以将第一帧的剖切点P(F0，A0)作为起点(0，0)，并获取当前A0的角度Ang(0)；然后，按照顺时针，获取下一个点P1(F0，A1)，P1的横坐标同样为0，判断A1的角度Ang(1)是否在Ang(0)～360度之间，如果在范围内，则P1的纵坐标为Ang(1)-Ang(0)，如果不在范围内，则P1的纵坐标为360+Ang(1)-Ang(0)，依此类推，构建出三维点云模型中任意三维点云与二维平面展开图中像素点的映射关系。
需要说明的是，三维点云模型中任意三维点云的角度值，可以是该三维点云与其对应的二维管道内壁点云中心点的连线和设定的某一方向(该方向为所有三维点云计算角度值时统一采用的方向)之间的夹角，例如，该设定的某一方向可以是0点钟方向，则图3中的A0角度为0度，3点钟方向对应的三维点云角度为90度，9点钟方向对应的三维点云角度为270度。当然，该设定的某一方向也可以是其他任意设定的方向，在此不做限定。
可选地，可滚动的二维平面展开图可以包括可滚动的二维色谱图和可滚动的二维全景图中的一种或多种。
具体地，在构建上述二维直角坐标系之后，可以根据三维点云模型中每个三维点云(即每帧二维管道内壁点云中每个二维点云)的距离值与预先得到的目标管道的标准半径确定每个三维点云的形变率，并根据CJJ-181结构性缺陷中变形率的等级关系，给映射到二维直角坐标系中的每个三维点云进行着色，绘制出可滚动的二维色谱图。
此外，还可以根据爬行器在目标管道中爬行时，通过全景摄像头拍摄的全景影像，对全景影像进行像素点拼接并根据剖切角度映射到二维直角坐标系中，得到可滚动的二维全景图。
步骤102、根据可滚动的二维平面展开图内选定二维图形的像素点信息以及映射关系，获得三维点云模型中与选定二维图形对应的选定三维图形的三维点云；
具体地，建立可滚动的二维平面展开图之后，便可以在可滚动的二维平面展开图中根据需要分析的目标，绘制选定二维图形，例如直线段、折线段、矩形等等。
通过对选定二维图形进行图像处理，便可以得到选定二维图形的像素点信息，从而可以根据可滚动的二维平面展开图的像素点与三维点云模型中的三维点云之间的映射关系，获得三维点云模型中与选定二维图形对应的选定三维图形的三维点云。
步骤103、根据选定三维图形的三维点云，在三维点云模型中对选定三维图形进行标注。
具体地，获取到三维点云模型中与选定二维图形对应的选定三维图形的三维点云之后，便可以根据这些三维点云在三维点云模型中对选定二维图形对应的选定三维图形进行标注分析。
本发明提供的三维管道模型标注方法，通过根据预设的多个剖切角度分别对三维点云模型进行剖切展开，建立目标管道内壁的可滚动的二维平面展开图，并建立可滚动的二维平面展开图的像素点与三维点云模型中的三维点云之间的映射关系，使得进行标注分析时可以根据需要滚动选择二维平面展开图的视图界面，并能够在动态滚动的情况下得到正确的标注映射关系，从而避免了标注分析时在剖切位置上的缺陷被分开，能够实现管道缺陷的完整标注。
可选地，在选定二维图形为选定直线段的情况下，根据可滚动的二维平面展开图内选定二维图形的像素点信息以及映射关系，获得三维点云模型中与选定二维图形对应的选定三维图形的三维点云，包括：
若选定直线段起点和终点的横坐标相同，则根据映射关系，确定三维点云模型中与选定直线段对应的选定三维线路所在的二维管道内壁点云，以及选定三维线路起点和终点的角度值；
根据选定三维线路起点和终点的角度值与选定三维线路所在的二维管道内壁点云中二维点云的角度值之间的匹配关系进行寻点，得到选定三维线路的三维点云；或者，
若选定直线段起点和终点的横坐标不同，则根据映射关系，确定三维点云模型中与选定直线段对应的选定三维线路经过的二维管道内壁点云；
针对选定三维线路经过的目标二维管道内壁点云，获取选定直线段中对应二维管道内壁点云的像素点的纵坐标，并基于像素点的纵坐标确定选定三维线路与二维管道内壁点云的相交点的角度值；
根据相交点的角度值与二维管道内壁点云中二维点云的角度值之间的匹配关系，得到选定三维线路的三维点云。
具体地，在选定二维图形为选定直线段的情况下，获取三维点云模型中与该选定直线段对应的选定三维线路的三维点云时，可以先判断该选定直线段起点和终点的横坐标是否相同，并根据判断结果采用不同的方式确定选定三维线路的三维点云。
图6为本发明提供的二维平面展开图中包括选定直线段的示意图之一，图7为本发明提供的在三维点云模型中形成选定三维线路的示意图之一，如图6所示，图中选定直线段AB的起点A点和终点B点的横坐标相等，根据映射关系可知，A点和B点位于同一帧二维管道内壁点云，如图7所示，因而可以根据A点和B点的坐标以及映射关系，确定三维点云模型中与选定直线段AB对应的选定三维线路AB所在的二维管道内壁点云，以及选定三维线路AB起点和终点的角度值。
可以理解，由于选定三维线路AB起点和终点的角度值并不一定与三维点云模型中的三维点云的角度值完全匹配，因而可以在获取选定三维线路AB起点和终点的角度值之后，遍历这两点角度值之间的三维点云(可以理解，寻点范围仅限于选定三维线路AB所在的二维管道内壁点云中的二维点云)，得到选定三维线路AB的三维点云。
图8为本发明提供的二维平面展开图中包括选定直线段的示意图之二，图9为本发明提供的在三维点云模型中形成选定三维线路的示意图之二，如图8所示，图中选定直线段AB的起点A点和终点B点的横坐标不相等，根据映射关系可知，A点和B点不位于同一帧二维管道内壁点云，如图9所示。
根据A点和B点的横坐标，换算成对应的二维管道内壁点云帧号如F1和F2(若A点和B点的横坐标并不完全匹配二维管道内壁点云对应的横坐标值，则可以以对应横坐标值最接近且大于A点的横坐标的二维管道内壁点云作为F1，以对应横坐标值最接近且小于B点的横坐标的二维管道内壁点云作为F2，后续换算过程均类似，不再赘述)，遍历F1和F2之间的每一帧二维管道内壁点云，例如对于Fi帧二维管道内壁点云，可以获取选定直线段AB中对应Fi帧二维管道内壁点云的像素点i的纵坐标Yi，换算成对应的角度值Ang(i)，再遍历Fi帧二维管道内壁点云中的二维点云，找到角度值与Ang(i)最接近的三维点云Pi，即为选定三维线路AB对应Fi帧二维管道内壁点云的三维点云。通过这种方法，即可依次得到选定三维线路AB的所有三维点云。
可以理解，折线段是由多段直线段组成的，因此，对于选定折线段，也可以采用与选定直线段类似的原理，得到三维点云模型中与选定折线段对应的选定三维图形的三维点云。
可选地，在选定二维图形为选定矩形的情况下，根据可滚动的二维平面展开图内选定二维图形的像素点信息以及映射关系，获得三维点云模型中与选定二维图形对应的选定三维图形的三维点云，包括：
基于选定矩形的起点和终点的横坐标，确定选定矩形中像素点对应三维点云模型中的二维管道内壁点云的帧范围；
基于选定矩形的起点和终点的纵坐标，确定选定矩形中像素点对应三维点云模型中的相对角度值；
基于选定矩形的像素对应三维点云模型中的二维管道内壁点云的帧范围和相对角度值，确定选定矩形在三维点云模型中对应的所有三维点云。
具体地，图10为本发明提供的二维平面展开图中包括选定矩形的示意图，图11为本发明提供的在三维点云模型中形成选定三维曲面的示意图，如图10所示，图中选定矩形的起点A点和终点B点的横坐标不相等，根据映射关系可知，A点和B点不位于同一帧二维管道内壁点云，如图11所示。
根据A点和B点的横坐标，换算成对应的二维管道内壁点云帧号如F1和F2，F1～F2即为选定矩形中像素点对应三维点云模型中的二维管道内壁点云的帧范围，遍历F1和F2之间的每一帧二维管道内壁点云，例如对于Fi帧二维管道内壁点云，可以根据A点和B点的纵坐标，换算成对应的角度值Ang(1)和Ang(2)，遍历Fi帧二维管道内壁点云中的二维点云，找到角度值在Ang(1)和Ang(2)之间的三维点云，即为选定三维曲面对应Fi帧二维管道内壁点云的三维点云。通过这种方法，即可依次得到选定三维曲面的所有三维点云，即选定矩形在三维点云模型中对应的所有三维点云。
可选地，获得三维点云模型中与选定二维图形对应的选定三维图形的三维点云之后，该方法还包括：
根据三维点云模型中与选定二维图形对应的选定三维图形的三维点云，得到选定三维图形的特征参数。
具体地，在获取到三维点云模型中与选定二维图形对应的选定三维图形的三维点云之后，还可以进一步根据这些三维点云，得到选定三维图形的特征参数，例如选定三维线路的长度，选定三维曲面的周长、面积和体积等等，这些特征参数可用于分析管道的缺陷特征。
可选地，在选定二维图形为选定直线段的情况下，根据三维点云模型中与选定二维图形对应的选定三维图形的三维点云，得到选定三维图形的特征参数，包括：
根据三维点云模型中与选定直线段对应的选定三维线路的三维点云，依次计算相邻两个三维点云之间的距离并进行累加，得到选定三维线路的长度。
具体地，在选定二维图形为选定直线段的情况下，获取到三维点云模型中与选定直线段对应的选定三维线路的三维点云之后，可以依次计算相邻两个三维点云之间的距离并进行累加，即可计算出选定三维线路的长度。
可选地，在选定二维图形为选定矩形的情况下，根据三维点云模型中与选定二维图形对应的选定三维图形的三维点云，得到选定三维图形的特征参数，包括：
根据三维点云模型中与选定矩形对应的选定三维曲面的三维点云，获取选定三维曲面的边界三维点云，依次计算相邻两个边界三维点云之间的距离并进行累加，得到选定三维曲面的周长；或者，
根据三维点云模型中与选定矩形对应的选定三维曲面的三维点云，依次计算选定三维曲面对应相邻两帧二维管道内壁点云的三维点云围成的面积并进行累加，得到选定三维曲面的面积；或者，
根据三维点云模型中与选定矩形对应的选定三维曲面的三维点云，依次计算选定三维曲面对应相邻两帧二维管道内壁点云的三维点云围成的体积并进行累加，得到选定三维曲面的体积。
具体地，在选定二维图形为选定矩形的情况下，获取到三维点云模型中与选定矩形对应的选定三维曲面的三维点云之后，可以计算出选定三维曲面的周长、面积和体积等等。
例如，可以根据三维点云模型中与选定矩形对应的选定三维曲面的三维点云，获取选定三维曲面的边界三维点云。仍以上述获取选定三维曲面的三维点云的实施例中的举例进行说明，选定三维曲面的边界三维点云包括选定三维曲面的所有三维点云中，对应F1帧和F2帧二维管道内壁点云的三维点云，以及角度值最大和角度值最小的各个三维点云。
依次计算相邻两个边界三维点云之间的距离并进行累加，即可得到选定三维曲面的周长。
再例如，可以根据三维点云模型中与选定矩形对应的选定三维曲面的三维点云，依次计算选定三维曲面对应相邻两帧二维管道内壁点云的三维点云围成的面积，将这些面积进行累加，即可得到选定三维曲面的面积。
再例如，可以根据三维点云模型中与选定矩形对应的选定三维曲面的三维点云，依次计算选定三维曲面对应相邻两帧二维管道内壁点云的三维点云围成的封闭空间的体积，具体来说，假设选定三维曲面对应同一帧二维管道内壁点云的三维点云中，角度值最大的三维点云和角度值最小的三维点云分别为C点和D点，则C点和D点连成的直线与C点和D点沿二维管道内壁点云圆周方向连成的曲线之间所围成的面积可以理解为该封闭空间的截面积，相邻两帧二维管道内壁点云之间的距离可以理解为该封闭空间的长度，该封闭空间的体积可以根据截面积和长度的乘积确定。
依次计算选定三维曲面对应相邻两帧二维管道内壁点云的三维点云围成的体积，并将这些体积进行累加，即可得到选定三维曲面的体积。
下面对本发明提供的三维管道模型标注装置进行描述，下文描述的三维管道模型标注装置与上文描述的三维管道模型标注方法可相互对应参照。
图12为本发明提供的三维管道模型标注装置的结构示意图，如图12所示，该装置包括：
第一构建模块1200，用于根据目标管道内壁的点云序列建立目标管道内壁的三维点云模型；点云序列包括若干逐帧排列的二维管道内壁点云，二维管道内壁点云包括垂直于管道轴沿多个角度扫描得到的距离值；
第二构建模块1210，用于根据预设的多个剖切角度分别对三维点云模型进行剖切展开，建立目标管道内壁的可滚动的二维平面展开图，沿多个剖切角度剖切后形成的剖切线与管道轴线相互平行；建立可滚动的二维平面展开图的像素点与三维点云模型中的三维点云之间的映射关系；
获取模块1220，用于根据可滚动的二维平面展开图内选定二维图形的像素点信息以及映射关系，获得三维点云模型中与选定二维图形对应的选定三维图形的三维点云；
标注模块1230，用于根据选定三维图形的三维点云，在三维点云模型中对选定三维图形进行标注。
可选地，根据预设的多个剖切角度分别对三维点云模型进行剖切展开，建立目标管道内壁的可滚动的二维平面展开图，包括：
基于预设的剖切角度，对三维点云模型进行剖切展开，以第一帧二维管道内壁点云中对应剖切角度的二维点云作为坐标原点，以三维点云模型中三维点云与坐标原点的帧距为横坐标，以三维点云模型中三维点云与坐标原点之间的相对角度值为纵坐标，建立剖切角度对应的目标管道内壁的二维平面展开图；
基于预设的多个剖切角度分别对应的目标管道内壁的二维平面展开图，建立目标管道内壁的可滚动的二维平面展开图；
其中，三维点云模型中三维点云与坐标原点之间的相对角度值通过以下方式得到：获取三维点云的角度值；
若三维点云的角度值在坐标原点对应的剖切角度与360度之间的范围内，则将三维点云的角度值减去剖切角度，做减后的结果作为三维点云与坐标原点之间的相对角度值；
若三维点云的角度值不在坐标原点对应的剖切角度与360度之间的范围内，则将做减后的结果加上360度，作为三维点云与坐标原点之间的相对角度值。
可选地，在选定二维图形为选定直线段的情况下，根据可滚动的二维平面展开图内选定二维图形的像素点信息以及映射关系，获得三维点云模型中与选定二维图形对应的选定三维图形的三维点云，包括：
若选定直线段起点和终点的横坐标相同，则根据映射关系，确定三维点云模型中与选定直线段对应的选定三维线路所在的二维管道内壁点云，以及选定三维线路起点和终点的角度值；
根据选定三维线路起点和终点的角度值与选定三维线路所在的二维管道内壁点云中二维点云的角度值之间的匹配关系进行寻点，得到选定三维线路的三维点云；或者，
若选定直线段起点和终点的横坐标不同，则根据映射关系，确定三维点云模型中与选定直线段对应的选定三维线路经过的二维管道内壁点云；
针对选定三维线路经过的二维管道内壁点云，获取选定直线段中对应二维管道内壁点云的像素点的纵坐标，并基于像素点的纵坐标确定选定三维线路与二维管道内壁点云的相交点的角度值；
根据相交点的角度值与二维管道内壁点云中二维点云的角度值之间的匹配关系，得到选定三维线路的三维点云。
可选地，在选定二维图形为选定矩形的情况下，根据可滚动的二维平面展开图内选定二维图形的像素点信息以及映射关系，获得三维点云模型中与选定二维图形对应的选定三维图形的三维点云，包括：
基于选定矩形的起点和终点的横坐标，确定选定矩形中像素点对应三维点云模型中的二维管道内壁点云的帧范围；
基于选定矩形的起点和终点的纵坐标，确定选定矩形中像素点对应三维点云模型中的相对角度值；
基于选定矩形的像素对应三维点云模型中的二维管道内壁点云的帧范围和相对角度值，确定选定矩形在三维点云模型中对应的所有三维点云。
可选地，该装置还包括：
参数确定模块1240，用于根据三维点云模型中与选定二维图形对应的选定三维图形的三维点云，得到选定三维图形的特征参数。
可选地，在选定二维图形为选定直线段的情况下，根据三维点云模型中与选定二维图形对应的选定三维图形的三维点云，得到选定三维图形的特征参数，包括：
根据三维点云模型中与选定直线段对应的选定三维线路的三维点云，依次计算相邻两个三维点云之间的距离并进行累加，得到选定三维线路的长度。
可选地，在选定二维图形为选定矩形的情况下，根据三维点云模型中与选定二维图形对应的选定三维图形的三维点云，得到选定三维图形的特征参数，包括：
根据三维点云模型中与选定矩形对应的选定三维曲面的三维点云，获取选定三维曲面的边界三维点云，依次计算相邻两个边界三维点云之间的距离并进行累加，得到选定三维曲面的周长；或者，
根据三维点云模型中与选定矩形对应的选定三维曲面的三维点云，依次计算选定三维曲面对应相邻两帧二维管道内壁点云的三维点云围成的面积并进行累加，得到选定三维曲面的面积；或者，
根据三维点云模型中与选定矩形对应的选定三维曲面的三维点云，依次计算选定三维曲面对应相邻两帧二维管道内壁点云的三维点云围成的体积并进行累加，得到选定三维曲面的体积。
可选地，可滚动的二维平面展开图包括可滚动的二维色谱图和可滚动的二维全景图中的一种或多种。
在此需要说明的是，本发明提供的上述装置，能够实现上述方法实施例所实现的所有方法步骤，且能够达到相同的技术效果，在此不再对本实施例中与方法实施例相同的部分及有益效果进行具体赘述。
图13为本发明提供的电子设备的结构示意图，如图13所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)1310、通信接口(Communications Interface)1320、存储器(memory)1330和通信总线1340，其中，处理器1310，通信接口1320，存储器1330通过通信总线1340完成相互间的通信。处理器1310可以调用存储器1330中的逻辑指令，以执行上述各实施例提供的任一三维管道模型标注方法的步骤，例如：根据目标管道内壁的点云序列建立目标管道内壁的三维点云模型；点云序列包括若干逐帧排列的二维管道内壁点云，二维管道内壁点云包括垂直于管道轴沿多个角度扫描得到的距离值；根据预设的多个剖切角度分别对三维点云模型进行剖切展开，建立目标管道内壁的可滚动的二维平面展开图，沿多个剖切角度剖切后形成的剖切线与管道轴线相互平行；建立可滚动的二维平面展开图的像素点与三维点云模型中的三维点云之间的映射关系；根据可滚动的二维平面展开图内选定二维图形的像素点信息以及映射关系，获得三维点云模型中与选定二维图形对应的选定三维图形的三维点云；根据选定三维图形的三维点云，在三维点云模型中对选定三维图形进行标注。
此外，上述的存储器1330中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各实施例提供的任一三维管道模型标注方法的步骤，例如：根据目标管道内壁的点云序列建立目标管道内壁的三维点云模型；点云序列包括若干逐帧排列的二维管道内壁点云，二维管道内壁点云包括垂直于管道轴沿多个角度扫描得到的距离值；根据预设的多个剖切角度分别对三维点云模型进行剖切展开，建立目标管道内壁的可滚动的二维平面展开图，沿多个剖切角度剖切后形成的剖切线与管道轴线相互平行；建立可滚动的二维平面展开图的像素点与三维点云模型中的三维点云之间的映射关系；根据可滚动的二维平面展开图内选定二维图形的像素点信息以及映射关系，获得三维点云模型中与选定二维图形对应的选定三维图形的三维点云；根据选定三维图形的三维点云，在三维点云模型中对选定三维图形进行标注。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的任一三维管道模型标注方法的步骤，例如：根据目标管道内壁的点云序列建立目标管道内壁的三维点云模型；点云序列包括若干逐帧排列的二维管道内壁点云，二维管道内壁点云包括垂直于管道轴沿多个角度扫描得到的距离值；根据预设的多个剖切角度分别对三维点云模型进行剖切展开，建立目标管道内壁的可滚动的二维平面展开图，沿多个剖切角度剖切后形成的剖切线与管道轴线相互平行；建立可滚动的二维平面展开图的像素点与三维点云模型中的三维点云之间的映射关系；根据可滚动的二维平面展开图内选定二维图形的像素点信息以及映射关系，获得三维点云模型中与选定二维图形对应的选定三维图形的三维点云；根据选定三维图形的三维点云，在三维点云模型中对选定三维图形进行标注。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种三维管道模型标注方法，其特征在于，包括：
根据目标管道内壁的点云序列建立所述目标管道内壁的三维点云模型；所述点云序列包括若干逐帧排列的二维管道内壁点云，所述二维管道内壁点云包括垂直于管道轴沿多个角度扫描得到的距离值；
根据预设的多个剖切角度分别对所述三维点云模型进行剖切展开，建立所述目标管道内壁的可滚动的二维平面展开图，沿多个剖切角度剖切后形成的剖切线与管道轴线相互平行；建立所述可滚动的二维平面展开图的像素点与所述三维点云模型中的三维点云之间的映射关系；
根据所述可滚动的二维平面展开图内选定二维图形的像素点信息以及所述映射关系，获得所述三维点云模型中与所述选定二维图形对应的选定三维图形的三维点云；
根据所述选定三维图形的三维点云，在所述三维点云模型中对所述选定三维图形进行标注。
2.根据权利要求1所述的三维管道模型标注方法，其特征在于，所述根据预设的多个剖切角度分别对所述三维点云模型进行剖切展开，建立所述目标管道内壁的可滚动的二维平面展开图，包括：
基于预设的剖切角度，对所述三维点云模型进行剖切展开，以第一帧二维管道内壁点云中对应剖切角度的二维点云作为坐标原点，以所述三维点云模型中三维点云与所述坐标原点的帧距为横坐标，以所述三维点云模型中三维点云与所述坐标原点之间的相对角度值为纵坐标，建立所述剖切角度对应的所述目标管道内壁的二维平面展开图；
基于预设的多个剖切角度分别对应的所述目标管道内壁的二维平面展开图，建立所述目标管道内壁的可滚动的二维平面展开图；
其中，所述三维点云模型中三维点云与所述坐标原点之间的相对角度值通过以下方式得到：
获取三维点云的角度值；
若所述三维点云的角度值在所述坐标原点对应的剖切角度与360度之间的范围内，则将所述三维点云的角度值减去所述剖切角度，做减后的结果作为所述三维点云与所述坐标原点之间的相对角度值；
若所述三维点云的角度值不在所述坐标原点对应的剖切角度与360度之间的范围内，则将所述做减后的结果加上360度，作为所述三维点云与所述坐标原点之间的相对角度值。
3.根据权利要求2所述的三维管道模型标注方法，其特征在于，在选定二维图形为选定直线段的情况下，所述根据所述可滚动的二维平面展开图内选定二维图形的像素点信息以及所述映射关系，获得所述三维点云模型中与所述选定二维图形对应的选定三维图形的三维点云，包括：
若所述选定直线段起点和终点的横坐标相同，则根据所述映射关系，确定所述三维点云模型中与所述选定直线段对应的选定三维线路所在的二维管道内壁点云，以及所述选定三维线路起点和终点的角度值；
根据所述选定三维线路起点和终点的角度值与所述选定三维线路所在的二维管道内壁点云中二维点云的角度值之间的匹配关系进行寻点，得到所述选定三维线路的三维点云；或者，
若所述选定直线段起点和终点的横坐标不同，则根据所述映射关系，确定所述三维点云模型中与所述选定直线段对应的选定三维线路经过的二维管道内壁点云；
针对所述选定三维线路经过的二维管道内壁点云，获取所述选定直线段中对应所述二维管道内壁点云的像素点的纵坐标，并基于所述像素点的纵坐标确定所述选定三维线路与所述二维管道内壁点云的相交点的角度值；
根据所述相交点的角度值与所述二维管道内壁点云中二维点云的角度值之间的匹配关系，得到所述选定三维线路的三维点云。
4.根据权利要求2所述的三维管道模型标注方法，其特征在于，在选定二维图形为选定矩形的情况下，所述根据所述可滚动的二维平面展开图内选定二维图形的像素点信息以及所述映射关系，获得所述三维点云模型中与所述选定二维图形对应的选定三维图形的三维点云，包括：
基于所述选定矩形的起点和终点的横坐标，确定所述选定矩形中像素点对应三维点云模型中的二维管道内壁点云的帧范围；
基于所述选定矩形的起点和终点的纵坐标，确定所述选定矩形中像素点对应三维点云模型中的相对角度值；
基于所述选定矩形的像素对应三维点云模型中的二维管道内壁点云的帧范围和相对角度值，确定所述选定矩形在所述三维点云模型中对应的所有三维点云。
5.根据权利要求1所述的三维管道模型标注方法，其特征在于，所述获得所述三维点云模型中与所述选定二维图形对应的选定三维图形的三维点云之后，所述方法还包括：
根据所述三维点云模型中与所述选定二维图形对应的选定三维图形的三维点云，得到所述选定三维图形的特征参数。
6.根据权利要求5所述的三维管道模型标注方法，其特征在于，在所述选定二维图形为选定直线段的情况下，所述根据所述三维点云模型中与所述选定二维图形对应的选定三维图形的三维点云，得到所述选定三维图形的特征参数，包括：
根据所述三维点云模型中与所述选定直线段对应的选定三维线路的三维点云，依次计算相邻两个三维点云之间的距离并进行累加，得到所述选定三维线路的长度。
7.根据权利要求5所述的三维管道模型标注方法，其特征在于，在所述选定二维图形为选定矩形的情况下，所述根据所述三维点云模型中与所述选定二维图形对应的选定三维图形的三维点云，得到所述选定三维图形的特征参数，包括：
根据所述三维点云模型中与所述选定矩形对应的选定三维曲面的三维点云，获取所述选定三维曲面的边界三维点云，依次计算相邻两个所述边界三维点云之间的距离并进行累加，得到所述选定三维曲面的周长；或者，
根据所述三维点云模型中与所述选定矩形对应的选定三维曲面的三维点云，依次计算所述选定三维曲面对应相邻两帧二维管道内壁点云的三维点云围成的面积并进行累加，得到所述选定三维曲面的面积；或者，
根据所述三维点云模型中与所述选定矩形对应的选定三维曲面的三维点云，依次计算所述选定三维曲面对应相邻两帧二维管道内壁点云的三维点云围成的体积并进行累加，得到所述选定三维曲面的体积。
8.一种三维管道模型标注装置，其特征在于，包括：
第一构建模块，用于根据目标管道内壁的点云序列建立所述目标管道内壁的三维点云模型；所述点云序列包括若干逐帧排列的二维管道内壁点云，所述二维管道内壁点云包括垂直于管道轴沿多个角度扫描得到的距离值；
第二构建模块，用于根据预设的多个剖切角度分别对所述三维点云模型进行剖切展开，建立所述目标管道内壁的可滚动的二维平面展开图，沿多个剖切角度剖切后形成的剖切线与管道轴线相互平行；建立所述可滚动的二维平面展开图的像素点与所述三维点云模型中的三维点云之间的映射关系；
获取模块，用于根据所述可滚动的二维平面展开图内选定二维图形的像素点信息以及所述映射关系，获得所述三维点云模型中与所述选定二维图形对应的选定三维图形的三维点云；
标注模块，用于根据所述选定三维图形的三维点云，在所述三维点云模型中对所述选定三维图形进行标注。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述三维管道模型标注方法的步骤。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述三维管道模型标注方法的步骤。
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