CN115830269A

CN115830269A - 隧道点云法线方向调整方法、装置、设备及可读存取介质

Info

Publication number: CN115830269A
Application number: CN202211571435.2A
Authority: CN
Inventors: 周清华; 杨璟林; 李纯; 刘改; 黄文超; 韩广晖; 张轩
Original assignee: China Railway Engineering Consulting Group Co Ltd
Current assignee: China Railway Engineering Consulting Group Co Ltd
Priority date: 2022-12-08
Filing date: 2022-12-08
Publication date: 2023-03-21
Anticipated expiration: 2042-12-08
Also published as: CN115830269B

Abstract

本发明提供了一种隧道点云法线方向调整方法、装置、设备及可读存取介质，涉及工程测量技术领域，包括：获取隧道原始点云，并对隧道原始点云进行预处理和添加索引得到点云数据；基于预设的分段算法将点云数据进行分段与段内细分，并提取得到隧道顶点数据；将隧道顶点数据进行邻域搜索和法线夹角平均值计算得到种子点，并根据z轴方向对种子点的法线进行一致性调整；根据种子点、预设的领域最小夹角算法和预设的数组标记策略建立法线调整数学模型，将点云数据作为法线调整数学模型的输入值得到调整结果。本发明的有益效果为：通过结合隧道点云自身特征，采用隧道壁顶点与z轴方向一致，确保了种子点法线方向的正确性。

Description

隧道点云法线方向调整方法、装置、设备及可读存取介质

技术领域

本发明涉及工程测量技术领域，具体而言，涉及一种隧道点云法线方向调整方法、装置、设备及可读存取介质。

背景技术

随着激光扫描设备的发展，点云数据在隧道测量中得到了广泛地应用，点云法线作为点云数据的基本几何属性，在隧道点云配准、点云分割和点云重建中发挥着极其重要作用，为了便于后续的处理，需要对法线方向进行调整，使所有点云的法线都指向点云的同一侧，该过程称之为点云法线方向全局一致性调整，因而对隧道点云法线方向全局一致性调整引起了国内外众多学者的广泛关注。传统的点云法线方向全局一致性调整方法主要包括直接定向法、最小生成树法、光度立体视觉法和曲面重建法，上述方法并未充分利用隧道点云的自身特性，需要较多的操作如平坦区域计算、先验知识或者采样等操作，增加了额外的计算量与操作的时间与空间复杂度，降低了工程化应用的效率与稳健性。现需要一种基于邻域最小夹角传播的隧道点云法线方向调整方法及装置，确保了点云法线调整前进方向的平稳性，在奇异情况下方向调整的正确性，进而降低了算法的时间与空间复杂度，提高了点云法线方向全局一致性调整的效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隧道点云法线方向调整方法、装置、设备及可读存取介质，以改善上述问题。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

第一方面，本申请提供了一种隧道点云法线方向调整方法，包括：

获取隧道原始点云，并对所述隧道原始点云进行预处理和添加索引得到点云数据；

基于预设的分段算法将所述点云数据进行分段与段内细分，并提取得到隧道顶点数据；

将所述隧道顶点数据进行邻域搜索和法线夹角平均值计算得到种子点，并根据z轴方向对种子点的法线进行一致性调整；

根据所述种子点、预设的领域最小夹角算法和预设的数组标记策略建立法线调整数学模型，将所述点云数据作为所述法线调整数学模型的输入值得到调整结果。

第二方面，本申请还提供了一种隧道点云法线方向调整装置，包括：

获取模块，用于获取隧道原始点云，并对所述隧道原始点云进行预处理和添加索引得到点云数据；

分析模块，基于预设的分段算法将所述点云数据进行分段与段内细分，并提取得到隧道顶点数据；

提取模块，用于将所述隧道顶点数据进行邻域搜索和法线夹角平均值计算得到种子点，并根据z轴方向对种子点的法线进行一致性调整；

调整模块，用于根据所述种子点、预设的领域最小夹角算法和预设的数组标记策略建立法线调整数学模型，将所述点云数据作为所述法线调整数学模型的输入值得到调整结果。

第三方面，本申请还提供了一种隧道点云法线方向调整设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现所述隧道点云法线方向调整方法的步骤。

第四方面，本申请还提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述基于隧道点云法线方向调整方法的步骤。

本发明的有益效果为：

一、本发明通过结合隧道点云自身特征，采用隧道壁顶点与z轴方向一致，确保了种子点法线方向的正确性；

二、本发明基于邻域最小夹角传播的方法，邻域最小夹角传播能确保点云法线调整前进方向的平稳性，克服了传统方法需要分类、计算复杂且不鲁棒的缺点；

三、本发明利用邻域最小夹角判断与标记的策略，构建了一套针对点云法线方向全局一致性调整方法的传播方法，每个点仅需进行一次判断即可完成定向，大大提高了点云法线方向全局一致性调整的效率。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例中所述的隧道点云法线方向调整方法流程示意图;

图2为本发明实施例中所述的隧道点云法线方向调整装置结构示意图；

图3为本发明实施例中所述的隧道点云法线方向调整设备结构示意图。

图中标记：1、获取模块；2、分析模块；21、第一处理单元；22、第一计算单元；23、第二计算单元；24、第二处理单元；3、提取模块；31、第三处理单元；32、第四处理单元；33、第三计算单元；331、第四计算单元；332、第一判断单元；333、第二判断单元；4、调整模块；41、第五处理单元；42、第六处理单元；43、第五计算单元；431、第八处理单元；432、第九处理单元；433、第六计算单元；434、第十处理单元；44、第七处理单元；800、隧道点云法线方向调整设备；801、处理器；802、存储器；803、多媒体组件；804、I/O接口；805、通信组件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供了一种隧道点云法线方向调整方法。

参见图1，图中示出了本方法包括步骤S100、步骤S200、步骤S300和步骤S400。

步骤S100、获取隧道原始点云，并对隧道原始点云进行预处理和添加索引得到点云数据。

可以理解的是本步骤中通过激光扫描设备对隧道内进行扫描得到无序点云，并添加索引得到点云数据

，其点云索引为

，其中

为点云数。

步骤S200、基于预设的分段算法将点云数据进行分段与段内细分，并提取得到隧道顶点数据。

可以理解的是本步骤中考虑到实际隧道铺设道路并非绝对水平，铺设道路高程是变化的，因此单纯的采用段内统计最大值只会局限在高程最大值处，其表现为集中在段内隧道某一端，无法保证其均匀性，故而需要采用段内细分。需要说明的是，步骤S200包括步骤S210、步骤S220、步骤S230和步骤S240。

步骤S210、根据点云数据计算得到x轴方向长度和y轴方向长度，并选取x轴方向长度和y轴方向长度中最大值的方向作为扫描前进方向。

可以理解的是本步骤中通过计算点云数据在x轴方向和y轴方向的长度值，并选取其中最大值作为扫描前进方向（通常情况下为X轴方向）。采用上述简单判断可以准确的得到扫描前进方向。计算公式为：

其中，

为点云

在

方向上的最小值与最大值;

为点云

在

方向上的最小值与最大值；

为x方向的长度值，

为y方向的长度值。

步骤S220、根据点云数据、扫描前进方向和预设的分段算法计算得到分段结果。

可以理解的是本步骤中通过计算分段数目和中间连续多段在扫描前进方向上的起始与终止值，保证隧道点云的完整性与连续性。计算公式如下：

其中

为分段数目，

为x方向长度，

为分段长度，

为起始点，

为终止点，

为点云

在

方向上的最小值，

为分段索引值，

取值为

，分别对应中间段的左边段、中间段、中间段的右边段的段索引。

步骤S230、根据分段结果和预设的段内细分算法计算得到段内细分结果。

可以理解的是本步骤中通过对中间段的左边段、中间段、中间段的右边段的每一段进行段内细分，段内细分采用固定长度，其大小为1.5倍点间距。对分段结果每一段内细分得到段内细分结果

。

步骤S240、筛选段内细分结果中每个细分段内所有点的z轴方向最大值并进行降噪处理得到隧道顶点数据。

可以理解的是本步骤中通过统计各细分段z轴方向最大值

，由于实际扫描中会存在噪音点，过滤噪声点可避免后续隧道壁顶点的误提取，最终得到隧道壁顶点数据

。

步骤S300、将隧道顶点数据进行邻域搜索和法线夹角平均值计算得到种子点，并根据z轴方向对种子点的法线进行一致性调整。

可以理解的是本步骤中通过构建搜索树，统计隧道壁顶点邻域夹角平均值,选取邻域夹角平均值最小值作为种子点，对种子点的法线按与z轴方向一致进行调整，在本实施例中充分利用了隧道壁顶点法线一定与Z轴方向一致这一自身特性，从根本上保证了调整后的方向与真实方向一致。且与传统方法相比，传统方法需要对每一个点进行邻域搜索，计算其平坦度，本方法只需要进行有限数目的点云邻域法线夹角平均值计算，大大的减少了计算量。需要说明的是，步骤S300包括步骤S310、步骤S320和步骤S330。

步骤S310、根据点云数据构建搜索树，并基于邻域搜索算法对隧道顶点数据进行邻域搜索得到邻域点云数据。

可以理解的是本步骤中对于点云数据

构建搜索树

，

可为四叉树或八叉树。隧道壁顶点数据

（法线为

），采用k邻近搜索得到的邻域点云

（其法线为

）。

步骤S320、根据邻域点云数据计算得到法线夹角平均值数据，并筛选出法线夹角平均值数据中的最小值，将最小值对应的点作为种子点。

可以理解的是本步骤中通过计算法线夹角和平均值，取最小值作为种子点。计算公式如下：

其中，

为法线夹角，

为法线夹角平均值，

为隧道顶点数据的x轴方向法线，

为隧道顶点数据的y轴方向法线，

为隧道顶点数据的z轴方向法线，

为邻域点云数据的x轴方向法线，

为邻域点云数据的y轴方向法线，

为邻域点云数据的z轴方向法线。

步骤S330、将种子点按照z轴方向一致调整法线方向。

可以理解的是本步骤中对种子点的法线按与z轴方向一致进行调整，利用了隧道壁顶点法线一定与z轴方向一致这一自身特性，从根本上保证了调整后的方向与真实方向一致。需要说明的是，步骤S330包括步骤S331、步骤S332和步骤S333。

步骤S331、将种子点法向与z面正方向坐标进行点乘得到点乘结果。

可以理解的是本步骤中将种子点法线与

进行点乘根据结果判断种子点法线是否需要调整。

步骤S332、若点乘结果大于零则法线方向不变

可以理解的是本步骤中点乘结果大于零则表明种子点的法线放线与z轴方向一致，不需要进行调整。

步骤S332、若点乘结果小于零则将法线方向进行反向。

可以理解的是本步骤中点乘结果小于零则表明种子点的法线放线与z轴方向相反，需要将种子点的法线方向反转调整。

步骤S400、根据种子点、预设的领域最小夹角算法和预设的数组标记策略建立法线调整数学模型，将点云数据作为法线调整数学模型的输入值得到调整结果。

可以理解的是本步骤中利用邻域最小夹角判断与标记的方法，构建了一套针对隧道点云法线全局一致性调整的区域传播策略，大大提高了法线全局一致性调整的效率。需要说明的是，步骤S400包括步骤S410、步骤S420、步骤S430和步骤S440。

步骤S410、基于点云数据建立标记数组并对标记数组进行初始化处理，初始化后的标记数组的索引项与点云数据的索引项相互对应。

可以理解的是本步骤中通过建立索引项与点云数据相同标记数组，提升点云数据法线调整的效率。

步骤S420、基于种子点对标记数组进行初始化处理得到初始标记数组，初始标记数组包括已标记索引项和未标注索引项，已标记索引项包括种子点对应的索引项。

可以理解的是本步骤中对标记数组进行初始化处理，将索引初始化为False，将种子点所对应的索引置为True，并将其作为法线全局一致性调整的初始输入。

步骤S430、对点云数据进行k近邻域搜索和法线夹角计算得到优先级队列。

可以理解的是本步骤中对点云数据进行k近邻域搜索得到k近邻域点集，并计算法线夹角，根据法线夹角的绝对值生成对应的优先级队列。需要说明的是，步骤S430包括步骤S431、步骤S432、步骤S433和步骤S434。

步骤S431、将种子点的优先级设置为最高。

可以理解的是本步骤中将种子点作为法线全局一致性调整的初始输入，通过隧道点云自身的特性解决了种子点方向奇异性的问题，保证了法线全局一致性调整时初始法线方向的准确性。

步骤S432、对点云数据进行k近邻域搜索得到近邻域点集；

可以理解的是本步骤中对点云数据

，使用搜索树搜索

的k近邻域点集

。

步骤S433、将种子点与近邻域点集中的点分别计算法线夹角得到法线夹角集，并根据法线夹角的绝对值从小到大进行排列。

可以理解的是本步骤中计算k近邻域点集

与点云数据

中的法线的夹角大小，并按照法线夹角的绝对值从小到大进行排列。

步骤S434、根据法线夹角值集中的排列顺序得到对应的点云数据的索引值排列方式，并结合种子点的索引值构成优先级队列。

可以理解的是本步骤中，按照法线夹角的绝对值从小到大对应的初始数组索引项作为法线全局一致性的优先顺序，并将种子点作为最高优先级组成优先级队列，这样的方式保证了传播的平稳性，极大程度上避免了法线方向的跳变。

实施例2：

如图2所示，本实施例提供了一种隧道点云法线方向调整装置，装置包括：

获取模块1，用于获取隧道原始点云，并对隧道原始点云进行预处理和添加索引得到点云数据；

分析模块2，基于预设的分段算法将点云数据进行分段与段内细分，并提取得到隧道顶点数据；

提取模块3，用于将隧道顶点数据进行邻域搜索和法线夹角平均值计算得到种子点，并根据z轴方向对种子点的法线进行一致性调整；

调整模块4，用于根据种子点、预设的领域最小夹角算法和预设的数组标记策略建立法线调整数学模型，将点云数据作为法线调整数学模型的输入值得到调整结果。

在本公开的一种具体实施方式中，分析模块2包括：

第一处理单元21，用于根据点云数据计算得到x轴方向长度和y轴方向长度，并选取x轴方向长度和y轴方向长度中最大值的方向作为扫描前进方向；

第一计算单元22，用于根据点云数据、扫描前进方向和预设的分段算法计算得到分段结果；

第二计算单元23，用于根据分段结果和预设的段内细分算法计算得到段内细分结果；

第二处理单元24，用于筛选段内细分结果中每个细分段内所有点的z轴方向最大值并进行降噪处理得到隧道顶点数据。

在本公开的一种具体实施方式中，提取模块3包括：

第三处理单元31，用于根据点云数据构建搜索树，并基于邻域搜索算法对隧道顶点数据进行邻域搜索得到邻域点云数据；

第四处理单元32，用于根据邻域点云数据计算得到法线夹角平均值数据，并筛选出法线夹角平均值数据中的最小值，将最小值对应的点作为种子点；

第三计算单元33，用于将种子点按照z轴方向一致调整法线方向。

在本公开的一种具体实施方式中，第三计算单元33包括：

第四计算单元331，用于将种子点法向与z面正方向坐标进行点乘得到点乘结果；

第一判断单元332，若点乘结果大于零则法线方向不变；

第二判断单元333，若点乘结果小于零则将法线方向进行反向。

在本公开的一种具体实施方式中，调整模块4包括：

第五处理单元41，基于点云数据建立标记数组并对标记数组进行初始化处理，初始化后的标记数组的索引项与点云数据的索引项相互对应；

第六处理单元42，基于种子点对标记数组进行初始化处理得到初始标记数组，初始标记数组包括已标记索引项和未标注索引项，已标记索引项包括种子点对应的索引项；；

第五计算单元43，用于对种子点进行k近邻域搜索和法线夹角计算得到优先级队列；

第七处理单元44，用于根据优先级队列的顺序对对应的点云数据进行传递调整，并将初始标记数组中对应的未标记索引项更改为已标记索引项，直到初始标记数组中所有的未标记索引项均更改为已标记索引项则完成调整。

在本公开的一种具体实施方式中，第五计算单元43包括：

第八处理单元431，用于将种子点的优先级设置为最高；

第九处理单元432，用于对种子点进行k近邻域搜索得到近邻域点集；

第六计算单元433，用于将种子点与近邻域点集中的点分别计算法线夹角得到法线夹角集，并根据法线夹角的绝对值从小到大进行排列；

第十处理单元434，用于根据法线夹角值集中的排列顺序得到对应的点云数据的索引值排列方式，并结合种子点的索引值构成优先级队列。

实施例3：

相应于上面的方法实施例，本实施例中还提供了一种隧道点云法线方向调整设备，下文描述的一种隧道点云法线方向调整设备与上文描述的一种隧道点云法线方向调整方法可相互对应参照。

图3是根据示例性实施例示出的一种隧道点云法线方向调整设备800的框图。如图3所示，该隧道点云法线方向调整设备800可以包括：处理器801，存储器802。该隧道点云法线方向调整设备800还可以包括多媒体组件803， I/O接口804，以及通信组件805中的一者或多者。

其中，处理器801用于控制该隧道点云法线方向调整设备800的整体操作，以完成上述的隧道点云法线方向调整方法中的全部或部分步骤。存储器802用于存储各种类型的数据以支持在该隧道点云法线方向调整设备800的操作，这些数据例如可以包括用于在该隧道点云法线方向调整设备800上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据，例如联系人数据、收发的消息、图片、音频、视频等等。该存储器802可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(StaticRandom Access Memory，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically ErasableProgrammable Read-Only Memory，简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(ErasableProgrammable Read-Only Memory，简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，简称PROM)，只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。多媒体组件803可以包括屏幕和音频组件。其中屏幕例如可以是触摸屏，音频组件用于输出和/或输入音频信号。例如，音频组件可以包括一个麦克风，麦克风用于接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器802或通过通信组件805发送。音频组件还包括至少一个扬声器，用于输出音频信号。I/O接口804为处理器801和其他接口模块之间提供接口，上述其他接口模块可以是键盘，鼠标，按钮等。这些按钮可以是虚拟按钮或者实体按钮。通信组件805用于该隧道点云法线方向调整设备800与其他设备之间进行有线或无线通信。无线通信，例如Wi-Fi，蓝牙，近场通信(Near FieldCommunication，简称NFC)，2G、3G或4G，或它们中的一种或几种的组合，因此相应的该通信组件805可以包括：Wi-Fi模块，蓝牙模块，NFC模块。

在一示例性实施例中，隧道点云法线方向调整设备800可以被一个或多个应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal ProcessingDevice，简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述的隧道点云法线方向调整方法。

在另一示例性实施例中，还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现上述的隧道点云法线方向调整方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器802，上述程序指令可由隧道点云法线方向调整设备800的处理器801执行以完成上述的隧道点云法线方向调整方法。

实施例4：

相应于上面的方法实施例，本实施例中还提供了一种可读存储介质，下文描述的一种可读存储介质与上文描述的一种隧道点云法线方向调整方法可相互对应参照。

一种可读存储介质，可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例的隧道点云法线方向调整方法的步骤。

该可读存储介质具体可以为U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的可读存储介质。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种隧道点云法线方向调整方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的隧道点云法线方向调整方法，其特征在于，所述基于预设的分段算法将所述点云数据进行分段与段内细分，并提取得到隧道顶点数据，包括：

根据所述点云数据计算得到x轴方向长度和y轴方向长度，并选取所述x轴方向长度和所述y轴方向长度中最大值的方向作为扫描前进方向；

根据所述点云数据、所述扫描前进方向和预设的分段算法计算得到分段结果；

根据所述分段结果和预设的段内细分算法计算得到段内细分结果；

筛选所述段内细分结果中每个细分段内所有点的z轴方向最大值并进行降噪处理得到隧道顶点数据。

3.根据权利要求1所述的隧道点云法线方向调整方法，其特征在于，将所述隧道顶点数据进行邻域搜索和法线夹角平均值计算得到种子点，并根据z轴方向对种子点的法线进行一致性调整，包括：

根据所述点云数据构建搜索树，并基于邻域搜索算法对所述隧道顶点数据进行邻域搜索得到邻域点云数据；

根据所述邻域点云数据计算得到法线夹角平均值数据，并筛选出所述法线夹角平均值数据中的最小值，将所述最小值对应的点作为种子点；

将所述种子点按照z轴方向一致调整法线方向。

4.根据权利要求1所述的隧道点云法线方向调整方法，其特征在于，根据所述种子点、预设的领域最小夹角算法和预设的数组标记策略建立法线调整数学模型，将所述点云数据作为所述法线调整数学模型的输入值得到调整结果，包括：

基于所述点云数据建立标记数组并对所述标记数组进行初始化处理，初始化后的所述标记数组的索引项与所述点云数据的索引项相互对应；

基于所述种子点对所述标记数组进行初始化处理得到初始标记数组，所述初始标记数组包括已标记索引项和未标注索引项，所述已标记索引项包括所述种子点对应的索引项；

对所述点云数据进行k近邻域搜索和法线夹角计算得到优先级队列；

根据优先级队列的顺序对对应的所述点云数据进行传递调整，并将所述初始标记数组中对应的未标记索引项更改为已标记索引项，直到所述初始标记数组中所有的未标记索引项均更改为已标记索引项则完成调整。

5.一种隧道点云法线方向调整装置，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的隧道点云法线方向调整装置，其特征在于，所述分析模块包括：

第一处理单元，用于根据所述点云数据计算得到x轴方向长度和y轴方向长度，并选取所述x轴方向长度和所述y轴方向长度中最大值的方向作为扫描前进方向；

第一计算单元，用于根据所述点云数据、所述扫描前进方向和预设的分段算法计算得到分段结果；

第二计算单元，用于根据所述分段结果和预设的段内细分算法计算得到段内细分结果；

第二处理单元，用于筛选所述段内细分结果中每个细分段内所有点的z轴方向最大值并进行降噪处理得到隧道顶点数据。

7.根据权利要求5所述的隧道点云法线方向调整装置，其特征在于，所述提取模块包括：

第三处理单元，用于根据所述点云数据构建搜索树，并基于邻域搜索算法对所述隧道顶点数据进行邻域搜索得到邻域点云数据；

第四处理单元，用于根据所述邻域点云数据计算得到法线夹角平均值数据，并筛选出所述法线夹角平均值数据中的最小值，将所述最小值对应的点作为种子点；

第三计算单元，用于将所述种子点按照z轴方向一致调整法线方向。

8.根据权利要求5所述的隧道点云法线方向调整装置，其特征在于，所述调整模块包括：

第五处理单元，基于所述点云数据建立标记数组并对所述标记数组进行初始化处理，初始化后的所述标记数组的索引项与所述点云数据的索引项相互对应；

第六处理单元，基于所述种子点对所述标记数组进行初始化处理得到初始标记数组，所述初始标记数组包括已标记索引项和未标注索引项，所述已标记索引项包括所述种子点对应的索引项；

第五计算单元，用于对所述种子点进行k近邻域搜索和法线夹角计算得到优先级队列；

第七处理单元，用于根据优先级队列的顺序对对应的所述点云数据进行传递调整，并将所述初始标记数组中对应的未标记索引项更改为已标记索引项，直到所述初始标记数组中所有的未标记索引项均更改为已标记索引项则完成调整。

9.一种隧道点云法线方向调整设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述隧道点云法线方向调整方法的步骤。

10.一种可读存储介质，其特征在于：所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述隧道点云法线方向调整方法的步骤。