本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理，具體涉及一種地?zé)豳Y源勘查區(qū)三維地質(zhì)模型構(gòu)建方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、激光雷達(dá)（lidar）掃描成像點(diǎn)云的過(guò)程涉及激光脈沖的發(fā)射與反射，首先向目標(biāo)區(qū)域發(fā)射激光脈沖，這些脈沖與物體相互作用并反射回接收器，激光雷達(dá)記錄反射信號(hào)的返回時(shí)間，以計(jì)算與目標(biāo)物體之間的距離，同時(shí)獲取反射信號(hào)的強(qiáng)度信息，生成三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，這些點(diǎn)云數(shù)據(jù)為后續(xù)的地形建模、特征提取和三維重建等應(yīng)用提供了重要基礎(chǔ)；在進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)的構(gòu)建過(guò)程中，由于地?zé)峥辈閰^(qū)地貌環(huán)境的影響，其對(duì)應(yīng)的巖石、土壤以及礦物等對(duì)于雷達(dá)激光成像三維電云過(guò)程中的反射特性不均勻，那么會(huì)導(dǎo)致點(diǎn)云密度和分布不均勻，成像后對(duì)應(yīng)的點(diǎn)云區(qū)域會(huì)出現(xiàn)一定的噪聲缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種地?zé)豳Y源勘查區(qū)三維地質(zhì)模型構(gòu)建方法及系統(tǒng)。

2、本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供了一種地?zé)豳Y源勘查區(qū)三維地質(zhì)模型構(gòu)建方法，該方法包括以下步驟：

3、獲取地?zé)豳Y源勘查區(qū)的若干個(gè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

4、根據(jù)地?zé)豳Y源勘查區(qū)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，獲取地?zé)豳Y源勘查區(qū)的外接正方體空間；將外接正方體空間劃分為若干個(gè)微空間；根據(jù)每個(gè)微空間中點(diǎn)云數(shù)據(jù)的數(shù)量，獲取每個(gè)微空間的點(diǎn)云密度值；根據(jù)點(diǎn)云密度值對(duì)所有微空間進(jìn)行篩選，獲得所有點(diǎn)云微空間；

5、根據(jù)每個(gè)點(diǎn)云微空間與其周圍點(diǎn)云微空間之間點(diǎn)云密度值的差異情況，獲取每個(gè)點(diǎn)云微空間的鄰域密度相似性；根據(jù)每個(gè)點(diǎn)云微空間中點(diǎn)云數(shù)據(jù)的數(shù)量，以及鄰域密度相似性，獲得每個(gè)點(diǎn)云微空間的插值必要性；根據(jù)插值必要性對(duì)所有點(diǎn)云微空間進(jìn)行篩選，獲取所有待插值微空間；

6、通過(guò)對(duì)所有待插值微空間進(jìn)行插值操作，獲得地?zé)豳Y源勘查區(qū)的增強(qiáng)后三維地質(zhì)模型。

7、優(yōu)選的，所述根據(jù)地?zé)豳Y源勘查區(qū)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，獲取地?zé)豳Y源勘查區(qū)的外接正方體空間，包括的具體方法為：

8、根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的三維坐標(biāo)，反射強(qiáng)度，以及時(shí)間戳構(gòu)建點(diǎn)云空間，在點(diǎn)云空間中將地?zé)豳Y源勘查區(qū)的所有點(diǎn)云數(shù)據(jù)構(gòu)成的區(qū)域的最大外接正方體，記為地?zé)豳Y源勘查區(qū)的外接正方體空間。

9、優(yōu)選的，所述將外接正方體空間劃分為若干個(gè)微空間，包括的具體方法為：

10、預(yù)設(shè)一個(gè)劃分參數(shù)，將地?zé)豳Y源勘查區(qū)的外接正方體空間均勻劃分為個(gè)正方體的微空間。

11、優(yōu)選的，所述根據(jù)每個(gè)微空間中點(diǎn)云數(shù)據(jù)的數(shù)量，獲取每個(gè)微空間的點(diǎn)云密度值，包括的具體方法為：

12、預(yù)設(shè)一個(gè)體積參數(shù)，將每個(gè)微空間中所有點(diǎn)云數(shù)據(jù)的數(shù)量與體積參數(shù)的比值，作為每個(gè)微空間的點(diǎn)云密度值。

13、優(yōu)選的，所述根據(jù)點(diǎn)云密度值對(duì)所有微空間進(jìn)行篩選，獲得所有點(diǎn)云微空間，包括的具體方法為：

14、對(duì)于任意一個(gè)微空間，若所述微空間的點(diǎn)云密度值不為0，則將所述微空間記為點(diǎn)云微空間。

15、優(yōu)選的，所述根據(jù)每個(gè)點(diǎn)云微空間與其周圍點(diǎn)云微空間之間點(diǎn)云密度值的差異情況，獲取每個(gè)點(diǎn)云微空間的鄰域密度相似性，包括的具體方法為：

16、預(yù)設(shè)一個(gè)鄰域參數(shù)，對(duì)于任意一個(gè)點(diǎn)云微空間，在點(diǎn)云空間中，獲取所述點(diǎn)云微空間的形心與其他所有點(diǎn)云微空間的形心之間的歐氏距離，將其他所有點(diǎn)云微空間按照歐氏距離從小到大進(jìn)行排序，得到所述點(diǎn)云微空間的距離點(diǎn)云微空間序列；將所述點(diǎn)云微空間的距離點(diǎn)云微空間序列中前個(gè)點(diǎn)云微空間，均作為所述點(diǎn)云微空間的鄰域點(diǎn)云微空間；

17、對(duì)于所述點(diǎn)云微空間的任意一個(gè)鄰域點(diǎn)云微空間，將所述點(diǎn)云微空間與所述鄰域點(diǎn)云微空間之間的點(diǎn)云密度值的差值的絕對(duì)值，記為所述鄰域點(diǎn)云微空間的密度差異值；將所述鄰域點(diǎn)云微空間的密度差異值的倒數(shù)，記為所述鄰域點(diǎn)云微空間的第一倒數(shù)；將所述點(diǎn)云微空間的所有鄰域點(diǎn)云微空間的第一倒數(shù)的均值，作為所述點(diǎn)云微空間的鄰域密度相似性。

18、優(yōu)選的，所述根據(jù)每個(gè)點(diǎn)云微空間中點(diǎn)云數(shù)據(jù)的數(shù)量，以及鄰域密度相似性，獲得每個(gè)點(diǎn)云微空間的插值必要性，包括的具體方法為：

19、對(duì)于任意一個(gè)點(diǎn)云微空間，將所述點(diǎn)云微空間中所有點(diǎn)云數(shù)據(jù)的數(shù)量與所述點(diǎn)云微空間的鄰域密度相似性的乘積的倒數(shù)的歸一化值，作為所述點(diǎn)云微空間的插值必要性。

20、優(yōu)選的，所述根據(jù)插值必要性對(duì)所有點(diǎn)云微空間進(jìn)行篩選，獲取所有待插值微空間，包括的具體方法為：

21、預(yù)設(shè)一個(gè)閾值參數(shù)，對(duì)于任意一個(gè)點(diǎn)云微分空間，若所述點(diǎn)云微空間的插值必要性大于或等于閾值參數(shù)，將所述點(diǎn)云微空間記為待插值微空間。

22、優(yōu)選的，所述通過(guò)對(duì)所有待插值微空間進(jìn)行插值操作，獲得地?zé)豳Y源勘查區(qū)的增強(qiáng)后三維地質(zhì)模型，包括的具體方法為：

23、對(duì)于任意一個(gè)待插值微空間，對(duì)所述待插值微空間進(jìn)行三次樣條曲線擬合，得到所述待插值微空間的樣條曲線；利用pca主成分分析法對(duì)所述待插值微空間的樣條曲線進(jìn)行分析，獲得所述待插值微空間的樣條曲線的主方向，并將所述主方向作為所述待插值微空間的插值方向；將所述待插值微空間的點(diǎn)云密度值，作為所述待插值微空間的插值密度；將所述待插值微空間的插值方向和插值密度，作為所述待插值微空間的插值屬性值；

24、利用反距離加權(quán)插值法根據(jù)每個(gè)待插值微空間的插值屬性值對(duì)每個(gè)待插值微空間進(jìn)行插值操作，得到插值后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)集；將插值后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)集作為地?zé)豳Y源勘查區(qū)的增強(qiáng)后三維地質(zhì)模型。

25、本發(fā)明還提出一種地?zé)豳Y源勘查區(qū)三維地質(zhì)模型構(gòu)建系統(tǒng)，包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)任意一項(xiàng)所述一種地?zé)豳Y源勘查區(qū)三維地質(zhì)模型構(gòu)建方法的步驟。

26、本發(fā)明的技術(shù)方案的有益效果是：本發(fā)明根據(jù)每個(gè)點(diǎn)云微空間與其周圍點(diǎn)云微空間之間點(diǎn)云密度值的差異情況，獲取每個(gè)點(diǎn)云微空間的鄰域密度相似性；根據(jù)每個(gè)點(diǎn)云微空間中點(diǎn)云數(shù)據(jù)的數(shù)量，以及鄰域密度相似性，獲得每個(gè)點(diǎn)云微空間的插值必要性；根據(jù)插值必要性對(duì)所有點(diǎn)云微空間進(jìn)行篩選，獲取所有待插值微空間；通過(guò)對(duì)所有待插值微空間進(jìn)行插值操作，獲得地?zé)豳Y源勘查區(qū)的增強(qiáng)后三維地質(zhì)模型；以此消除由環(huán)境影響導(dǎo)致的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的缺失或分布不均勻的問(wèn)題，并增加了三維地質(zhì)模型構(gòu)建過(guò)程中的可視性。

技術(shù)特征：

1.一種地?zé)豳Y源勘查區(qū)三維地質(zhì)模型構(gòu)建方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種地?zé)豳Y源勘查區(qū)三維地質(zhì)模型構(gòu)建方法，其特征在于，所述根據(jù)地?zé)豳Y源勘查區(qū)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，獲取地?zé)豳Y源勘查區(qū)的外接正方體空間，包括的具體方法為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種地?zé)豳Y源勘查區(qū)三維地質(zhì)模型構(gòu)建方法，其特征在于，所述將外接正方體空間劃分為若干個(gè)微空間，包括的具體方法為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種地?zé)豳Y源勘查區(qū)三維地質(zhì)模型構(gòu)建方法，其特征在于，所述根據(jù)每個(gè)微空間中點(diǎn)云數(shù)據(jù)的數(shù)量，獲取每個(gè)微空間的點(diǎn)云密度值，包括的具體方法為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種地?zé)豳Y源勘查區(qū)三維地質(zhì)模型構(gòu)建方法，其特征在于，所述根據(jù)點(diǎn)云密度值對(duì)所有微空間進(jìn)行篩選，獲得所有點(diǎn)云微空間，包括的具體方法為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種地?zé)豳Y源勘查區(qū)三維地質(zhì)模型構(gòu)建方法，其特征在于，所述根據(jù)每個(gè)點(diǎn)云微空間與其周圍點(diǎn)云微空間之間點(diǎn)云密度值的差異情況，獲取每個(gè)點(diǎn)云微空間的鄰域密度相似性，包括的具體方法為：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種地?zé)豳Y源勘查區(qū)三維地質(zhì)模型構(gòu)建方法，其特征在于，所述根據(jù)每個(gè)點(diǎn)云微空間中點(diǎn)云數(shù)據(jù)的數(shù)量，以及鄰域密度相似性，獲得每個(gè)點(diǎn)云微空間的插值必要性，包括的具體方法為：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種地?zé)豳Y源勘查區(qū)三維地質(zhì)模型構(gòu)建方法，其特征在于，所述根據(jù)插值必要性對(duì)所有點(diǎn)云微空間進(jìn)行篩選，獲取所有待插值微空間，包括的具體方法為：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種地?zé)豳Y源勘查區(qū)三維地質(zhì)模型構(gòu)建方法，其特征在于，所述通過(guò)對(duì)所有待插值微空間進(jìn)行插值操作，獲得地?zé)豳Y源勘查區(qū)的增強(qiáng)后三維地質(zhì)模型，包括的具體方法為：

10.一種地?zé)豳Y源勘查區(qū)三維地質(zhì)模型構(gòu)建系統(tǒng)，包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中并在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-9任意一項(xiàng)所述一種地?zé)豳Y源勘查區(qū)三維地質(zhì)模型構(gòu)建方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種地?zé)豳Y源勘查區(qū)三維地質(zhì)模型構(gòu)建方法及系統(tǒng)，包括：據(jù)每個(gè)點(diǎn)云微空間與其周圍點(diǎn)云微空間之間點(diǎn)云密度值的差異情況，獲取每個(gè)點(diǎn)云微空間的鄰域密度相似性；根據(jù)每個(gè)點(diǎn)云微空間中點(diǎn)云數(shù)據(jù)的數(shù)量，以及鄰域密度相似性，獲得每個(gè)點(diǎn)云微空間的插值必要性；根據(jù)插值必要性對(duì)所有點(diǎn)云微空間進(jìn)行篩選，獲取所有待插值微空間；通過(guò)對(duì)所有待插值微空間進(jìn)行插值操作，獲得地?zé)豳Y源勘查區(qū)的增強(qiáng)后三維地質(zhì)模型。本發(fā)明消除了由環(huán)境影響導(dǎo)致的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的缺失或者分布不均勻的問(wèn)題，增加了三維地質(zhì)模型構(gòu)建過(guò)程中的可視性。

技術(shù)研發(fā)人員：秦鵬,康鳳新,王振濤,劉治政,蒙永輝,朱恒華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東省國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)中心（山東省地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)指導(dǎo)中心、山東省土地儲(chǔ)備中心）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6