【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及變電站建筑基坑信息檢測，特別是涉及一種基于激光點云的變電站建筑基坑幾何信息提取與檢測方法。
技術介紹
1、變電站是電力系統中的關鍵設施，其建設質量直接影響電力供應的安全性和可靠性。變電站建筑基坑作為變電站基礎設施的一部分，其施工質量尤為重要。基坑開挖需要精確的控制，以確保后續設備安裝的穩定性和安全性。傳統的基坑檢測方法主要依賴人工測量，存在耗時長、效率低、精度有限等問題，無法滿足現代工程的高效、高精度需求。因此，采用激光點云技術進行變電站建筑基坑的檢測成為一種必要且有效的解決方案。
2、激光點云技術利用激光雷達設備采集三維空間信息，能夠快速、準確地獲取地形和建筑物的詳細數據。相較于傳統測量方法，激光點云具有高分辨率、高精度和高效率的優勢，能夠在復雜環境下進行全面的數據采集。這對于變電站基坑的檢測尤為重要，因為基坑通常處于施工現場，環境復雜且變化快，激光點云技術能夠在短時間內提供完整的三維模型，為后續的分析和決策提供可靠的數據支持。此外，激光點云數據還可以與設計圖紙進行對比，及時發現并糾正施工偏差，確保施工質量。
3、然而，變電站建筑基坑的激光點云數據量大且可能存在遮擋和噪聲，如何進行實時且準確的檢測是目前所面臨的主要難點。此外，各類基坑結構復雜，其形狀不規則、傾斜程度不統一所帶來的量測困難，也需要更多角度的測量以保證其穩定性。
技術實現思路
1、為了克服現有技術的不足，本專利技術的目的是提供一種基于激光點云的變電站建筑基坑幾何信息提取與檢測方法
2、為實現上述目的，本專利技術提供了如下方案：
3、一種基于激光點云的變電站建筑基坑幾何信息提取與檢測方法，包括以下步驟：
4、s1、通過激光點云采集設備獲取完整變電站建筑基坑的點云數據；
5、s2、對所述變電站建筑基坑的點云數據進行預處理，得到稀疏點云數據，并對所述稀疏點云數據的地面點部分去除，得到變電站建筑基坑底部和坑壁的點云數據；
6、s3、基于變電站建筑基坑的具體形狀和特征，選擇三個正交方向對所述變電站建筑基坑底部和坑壁的點云數據進行二維投影，生成相應的二維圖像，并將所述二維圖像轉換為二值圖像；
7、s4、對所述二值圖像應用形態學操作，消除二值圖像中噪聲和小孤立區域，以獲取平滑的變電站建筑基坑輪廓，隨后對處理后的二值圖像進行圖像最大連通域檢測，識別并提取最大連通域中的基坑邊緣；
8、s5、對提取到的基坑邊緣進行多邊形擬合，形成代表基坑輪廓的幾何形狀，并計算擬合多邊形的幾何信息，進而得到變電站建筑基坑的幾何信息。
9、優選地，在所述s2中，對所述變電站建筑基坑的點云數據進行預處理，得到稀疏點云數據，包括：
10、s21、通過統計濾波算法去除所述變電站建筑基坑的點云數據中的噪點與離群點，公式如下：
11、
12、式中，di是第i個點的平均鄰域距離，k是鄰域點的數量，pi和pj分別是點i和鄰域點j的坐標；
13、s22、將處理后的變電站建筑基坑的點云數據進行合并，并轉換到統一的工程坐標系中；
14、s23、將統一坐標系下的點云數據劃分為規則的三維體素區域，并在每個三維體素區域選取一個代表點來實現點云數據降采樣，公式為：
15、
16、式中，vi是點i的體素索引，lx、ly、lz分別是體素在xyz方向上的尺寸；
17、根據上述對所述變電站建筑基坑的點云數據進行濾波、抽稀與融合，得到去除噪點的稀疏點云數據。
18、優選地，在所述s2中，對所述稀疏點云數據的地面點部分去除，得到變電站建筑基坑底部和坑壁的點云數據，包括：
19、s24、在所述稀疏點云數據的三維體素區域內隨機選取三個點，得到初始地面平面方程：ax+by+cz+d＝0，即計算得到所有點到該平面的距離：
20、
21、s25、采用初始地面平面方程，設定迭代次數k、內點閾值t和最小內點比例d，若某一點到該地面平面的距離小于內點閾值t，則該點為平面內點pinliers：
22、pinliers＝{pi|di<t}；
23、s26、若步驟s25中的內點數量大于最小內點比例d，則記錄該平面模型，并提取該平面模型的所有內點，得到地面點云數據；
24、s27、將步驟s26得到的地面點云數據去除，重復步驟s24～s26，得到變電站建筑基坑底部和坑壁的點云數據。
25、優選地，在所述s3中，基于變電站建筑基坑的具體形狀和特征，選擇三個正交方向對所述變電站建筑基坑底部和坑壁的點云數據進行二維投影，生成相應的二維圖像，并將所述二維圖像轉換為二值圖像，包括：
26、s31、通過對所述變電站建筑基坑底部和坑壁的點云數據主成分分析獲取變電站建筑基坑部分的三個主方向，所述主方向為頂視圖xoy平面、前視圖xoz平面和側視圖yoz平面；
27、首先，對所述變電站建筑基坑底部和坑壁的點云數據進行中心化，將原始點云矩陣x轉換到中心化點云矩陣xc中：
28、xc＝x-μ；
29、式中，μ為點云的均值向量；
30、隨后，計算中心化點云矩陣xc的協方差矩陣n是點的數量；
31、最后，對協方差矩陣進行特征值分解cv＝vλ，得到特征值對角陣λ和特征向量v，特征值對角陣λ中對角線元素對應的特征向量則為點云數據的正交方向；
32、s32、基于步驟s31確定的點云數據的正交方向，對點云數據進行坐標變換，使得得到的正交方向與標準坐標軸對齊；
33、s33、完成步驟s32后，將點云數據以三個正交方向投影到二維圖像中，其中平面點云被投影到xoy平面，其余坑壁點云投影到xoz和yoz平面；隨后對投影后的點云數據進行柵格化處理，生成二值圖像：
34、grid(i,j)＝{pk|pk∈xprojand(xk,yk)∈cell(i,j)}；
35、式中，xproj為待投影點云，cell(i,j)為行列索引(i,j)的柵格，pk為柵格cell(i,j)任意一點。
36、優選地，在所述s4中，包括：
37、s41、對所述二值圖像進行n次卷積核為5*5的腐蝕運算，去除二值圖像中的噪點，使得基坑輪廓更加明顯：
38、
39、式中，i為二值圖像，卷積核b5*5為5*5的全一矩陣；
40、s42、完成步驟s41后，對二值圖像進行2n+2m次卷積核為3*3的膨脹運算，擴展二值圖像中的白色區域，填補基坑輪廓中的小孔洞：
41、
42、式中，卷積核b3*3為3*3的全一矩陣；
43、s43本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于激光點云的變電站建筑基坑幾何信息提取與檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于激光點云的變電站建筑基坑幾何信息提取與檢測方法，其特征在于，在所述S2中，對所述變電站建筑基坑的點云數據進行預處理，得到稀疏點云數據，包括：
3.根據權利要求2所述的一種基于激光點云的變電站建筑基坑幾何信息提取與檢測方法，其特征在于，在所述S2中，對所述稀疏點云數據的地面點部分去除，得到變電站建筑基坑底部和坑壁的點云數據，包括：
4.根據權利要求3所述的一種基于激光點云的變電站建筑基坑幾何信息提取與檢測方法，其特征在于，在所述S3中，基于變電站建筑基坑的具體形狀和特征，選擇三個正交方向對所述變電站建筑基坑底部和坑壁的點云數據進行二維投影，生成相應的二維圖像，并將所述二維圖像轉換為二值圖像，包括：
5.根據權利要求4所述的一種基于激光點云的變電站建筑基坑幾何信息提取與檢測方法，其特征在于，在所述S4中，包括：
6.根據權利要求5所述的一種基于激光點云的變電站建筑基坑幾何信息提取與檢測方法，其特征在于，在所
...【技術特征摘要】
1.一種基于激光點云的變電站建筑基坑幾何信息提取與檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于激光點云的變電站建筑基坑幾何信息提取與檢測方法，其特征在于，在所述s2中，對所述變電站建筑基坑的點云數據進行預處理，得到稀疏點云數據，包括：
3.根據權利要求2所述的一種基于激光點云的變電站建筑基坑幾何信息提取與檢測方法，其特征在于，在所述s2中，對所述稀疏點云數據的地面點部分去除，得到變電站建筑基坑底部和坑壁的點云數據，包括：
4.根據權利要求3...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張耀山，張良，卓懷瑞，王福康，文海迪，吳鐘飛，周佳雯，趙俊生，
申請(專利權)人：海南電網有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。