專利名稱：地質(zhì)體結(jié)構(gòu)面三維激光掃描點(diǎn)云識(shí)別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及屬于地質(zhì)結(jié)構(gòu)面信息獲取技術(shù)，特別是地質(zhì)體結(jié)構(gòu)面三維激光掃描點(diǎn) 云識(shí)別方法。
背景技術(shù)：
三維激光掃描技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)測(cè)繪技術(shù)，其又被稱為“實(shí) 景復(fù)制技 術(shù)”，能夠完整并高精度地重建掃描實(shí)物的空間三維形態(tài)，對(duì)掃描物體表面無(wú)需進(jìn)行任何處 理，真正實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸測(cè)量。三維激光掃描技術(shù)被譽(yù)為“繼GPS技術(shù)以來(lái)測(cè)繪領(lǐng)域的又一次技 術(shù)革命”。該技術(shù)作為獲取空間數(shù)據(jù)的有效手段，以其快速、精確、無(wú)接觸測(cè)量等優(yōu)勢(shì)在眾多 領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。在科技日新月異的今天，水電建設(shè)借助高科技的力量取得了巨大發(fā)展，但是工程 地質(zhì)測(cè)繪的主要手段還是以“羅盤(pán)+地質(zhì)錘+皮尺”等古老的傳統(tǒng)方式來(lái)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，然 后再通過(guò)繁雜的室內(nèi)數(shù)據(jù)整理來(lái)形成各種工程地質(zhì)圖。這種方法不但工作量大、效率低，而 且有時(shí)得到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性亦較差。隨著社會(huì)發(fā)展對(duì)能源的需求與日俱增，近年來(lái)中國(guó)水電 建設(shè)方興未艾，水電開(kāi)發(fā)往往進(jìn)行于高山峽谷之中，由于山高坡陡，水電建設(shè)的前期勘察工 作艱苦并且危險(xiǎn)，因?yàn)槠麦w過(guò)于高陡而且場(chǎng)地道路簡(jiǎn)易，對(duì)獲取大量地質(zhì)勘察信息，如巖體 結(jié)構(gòu)面空間展布形態(tài)、位置、規(guī)模、控制性結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀等信息存在大量困難。維激光掃描技 術(shù)是獲取地質(zhì)體表面的三維數(shù)據(jù)，三維激光掃描所能獲取的只是結(jié)構(gòu)面的地表出露部分， 是用高密度的點(diǎn)云反映結(jié)構(gòu)面的空間狀態(tài)，因此對(duì)于結(jié)構(gòu)面的識(shí)別不能給出完全的結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于三維激光掃描技術(shù)，實(shí)現(xiàn)快速、無(wú)接觸、高精度獲取 地質(zhì)結(jié)構(gòu)面信息的三維激光掃描點(diǎn)云識(shí)別方法，該方法對(duì)高陡邊坡地質(zhì)調(diào)查及快速地質(zhì)編 錄具有重要現(xiàn)實(shí)及理論意義。本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)方法實(shí)現(xiàn)的地質(zhì)體結(jié)構(gòu)面三維激光掃描點(diǎn)云識(shí)別 方法，其特征是1)確定需要掃描的地質(zhì)體結(jié)構(gòu)面范圍；2)通過(guò)三個(gè)不在同一直線上的點(diǎn)坐標(biāo)確定需要掃描的地質(zhì)體結(jié)構(gòu)面范圍的一個(gè) 面；3)通過(guò)三維激光掃描地質(zhì)體結(jié)構(gòu)面的三個(gè)點(diǎn)三維座標(biāo)；獲得一個(gè)平面方程；4)對(duì)確定的結(jié)構(gòu)面的粗糙起伏和地形，通過(guò)三維激光掃描結(jié)構(gòu)面出露面上的所有占.
^ \\\ 5)重新選擇下一個(gè)地質(zhì)體結(jié)構(gòu)面，如果下一個(gè)面不存在到第6步；如果下一個(gè)結(jié) 構(gòu)面存在，返回步驟2)；6)對(duì)上述獲取的每一個(gè)平面方程，提取結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀參數(shù)，然后進(jìn)行結(jié)構(gòu)面擬合，給出掃描的地質(zhì)體結(jié)構(gòu)面三維圖。
所述的通過(guò)平面方程，提取結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀參數(shù)，獲得擬合平面的是通過(guò)如方程完 成Ax+By+Cz+D = 0(1)其中A、B、C、D為方程參數(shù)(A、B、C不同時(shí)為零，且為該平面法向量坐標(biāo)η = {A、 B、C})；根據(jù)平面的一般式方程(1)，我們可以推導(dǎo)出以下結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀參數(shù)的計(jì)算公式當(dāng)在三個(gè)參數(shù)都不為“0”時(shí)；
權(quán)利要求
1.地質(zhì)體結(jié)構(gòu)面三維激光掃描點(diǎn)云識(shí)別方法，其特征是1)確定需要掃描的地質(zhì)體結(jié)構(gòu)面范圍；2)通過(guò)三個(gè)不在同一直線上的點(diǎn)坐標(biāo)確定需要掃描的地質(zhì)體結(jié)構(gòu)面范圍的一個(gè)面；3)通過(guò)三維激光掃描地質(zhì)體結(jié)構(gòu)面的三個(gè)點(diǎn)三維座標(biāo)；獲得一個(gè)平面方程；4)對(duì)確定的結(jié)構(gòu)面的粗糙起伏和地形，通過(guò)三維激光掃描結(jié)構(gòu)面出露面上的所有點(diǎn)；5)重新選擇下一個(gè)地質(zhì)體結(jié)構(gòu)面，如果下一個(gè)面不存在到第6步；如果下一個(gè)結(jié)構(gòu)面 存在，返回步驟2)；6)對(duì)上述獲取的每一個(gè)平面方程，提取結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀參數(shù)，然后進(jìn)行結(jié)構(gòu)面擬合，給出 掃描的地質(zhì)體結(jié)構(gòu)面三維圖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地質(zhì)體結(jié)構(gòu)面三維激光掃描點(diǎn)云識(shí)別方法，其特征是所述 的通過(guò)平面方程，提取結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀參數(shù)，獲得擬合平面的是通過(guò)如方程完成Ax+By+Cz+D = 0(1)其中A、B、C、D為方程參數(shù)(A、B、C不同時(shí)為零，且為該平面法向量坐標(biāo)η = {A、B、C}) 根據(jù)平面的一般式方程(1)，我們可以推導(dǎo)出以下結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀參數(shù)的計(jì)算公式 當(dāng)在三個(gè)參數(shù)都不為“0”時(shí)；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地質(zhì)體結(jié)構(gòu)面三維激光掃描點(diǎn)云識(shí)別方法，其特征是所述 的獲取擬合平面時(shí)，對(duì)每個(gè)三點(diǎn)平面需要進(jìn)行拼接、濾波，構(gòu)成完整的三維結(jié)構(gòu)面。
全文摘要
本發(fā)明涉及屬于地質(zhì)結(jié)構(gòu)面信息獲取技術(shù)，特別是地質(zhì)體結(jié)構(gòu)面三維激光掃描點(diǎn)云識(shí)別方法，其特征是1)確定需要掃描的地質(zhì)體結(jié)構(gòu)面范圍；2)通過(guò)三個(gè)不在同一直線上的點(diǎn)坐標(biāo)確定需要掃描的地質(zhì)體結(jié)構(gòu)面范圍的一個(gè)面；3)通過(guò)三維激光掃描地質(zhì)體結(jié)構(gòu)面的三個(gè)點(diǎn)三維座標(biāo)；獲得一個(gè)平面方程；4)對(duì)確定的結(jié)構(gòu)面的粗糙起伏和地形，通過(guò)三維激光掃描結(jié)構(gòu)面出露面上的所有點(diǎn)；5)重新選擇下一個(gè)地質(zhì)體結(jié)構(gòu)面，如果下一個(gè)面不存在到第6步；6)對(duì)上述獲取的每一個(gè)平面方程，提取結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀參數(shù)，然后進(jìn)行結(jié)構(gòu)面擬合。該方法對(duì)高陡邊坡地質(zhì)調(diào)查及快速地質(zhì)編錄具有重要現(xiàn)實(shí)及理論意義。
文檔編號(hào)G06T17/05GK102096944SQ201010560140
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者馮秋豐, 左三勝, 張曉鳳, 張靖宇, 李?；? 李樹(shù)武, 李雪健, 楊麗萍, 楊曉輝, 楊賢, 王小兵, 王文革, 董秀軍, 趙志祥, 陳楠 申請(qǐng)人:中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院, 成都理工大學(xué)