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专利号: 2020101421408
申请人: 山东交通学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于建筑物点云曲面特征约束的局部变形分析方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)对预先获取的建筑物密集点云数据进行预处理和数据分割,得到建筑物各表面的点云数据;

(2)对建筑物各表面点云数据进行曲面特征识别,判断建筑物表面的曲面类型;

(3)根据建筑物的曲面类型,对点云数据进行曲面拟合计算,得到建筑物各表面的曲面特征参数;

(4)建筑物曲面特征约束关系识别,即根据建筑物曲面特征参数,对建筑物曲面的尺寸约束和结构约束进行计算;

(5)根据建筑物曲面特征约束关系,判断建筑物曲面之间的空间位置关系,并分析曲面之间的局部变形。

2.根据权利要求1所述的一种基于建筑物点云曲面特征约束的局部变形分析方法,其特征在于,所述步骤(1)包括以下步骤:(11)对获取的点云数据进行配准、噪声剔除等初步处理;

(12)利用建筑物点云层次聚类分割方法对点云数据进行分割,将相距较远又比较密集的点云数据块进行初始分割,同时,结合点云数据的光谱特征和几何特征,对经初始分割后的点云数据块进行细分,直到每个点云数据块都具有单一的几何特征,得到分割后的点云数据。

3.根据权利要求1所述的一种基于建筑物点云曲面特征约束的局部变形分析方法,其特征在于,所述步骤(2)包括以下步骤:(21)用一般二次曲面的表达式对点云数据进行拟合,确定出各数据点到其拟合曲面的距离,统计出最小的几何距离误差;将给定的阈值与最小几何距离误差值进行比较,若阈值小于最小几何距离误差,则该曲面为NUBRS曲面;否则,则转入(22);

(22)根据点云数据微分几何量估算方法,计算点云数据中各点的法矢和曲率,若各点的法矢n为一固定数值c,并且曲率K为零或近似为零,则该点云数据区域判断为平面;否则,转入(23);

(23)计算点云数据中各点的高斯映射和法曲率映射,若高斯映射为一维分布,并且其对应的法曲率映射Ka等于常数,Kb=0,则识别为圆柱面;否则,转入(24);

(24)若高斯映射为二维均匀分布,并且其法曲率映射|K|min=|K|max=c=常数,则识别为球面。

4.根据权利要求1所述的一种基于建筑物点云曲面特征约束的局部变形分析方法,其特征在于,步骤(3)所述曲面拟合计算包括平面拟合、球面拟合、圆柱面拟合和圆锥面拟合。

5.根据权利要求1所述的一种基于建筑物点云曲面特征约束的局部变形分析方法,其特征在于,所述步骤(4)包括以下步骤:(41)两个平面之间的约束识别:

假定已初步提取出两个平面的相关参数P1(q0,q1,q2,q3),P2(q'0,q1',q'2,q'3),两平面的法矢为:n1=(q0,q1,q2),n2=(q'0,q1',q'2),两个平面的夹角∠P1,P2=a,且①两个平面共面:则相应参数应满足:其中,ε和d为阈值,ε的取值范围为0.95-1.05,d的取值小于平面拟合误差;

②两个面平行:则平面参数需要满足:

|cosa|∈ε

其中,ε取值为0.95-1.05;

③两个平面垂直:则平面参数必须满足:

|cosa|∈ε

其中,ε取值范围为0-0.05;

(42)平面与圆柱面之间的约束识别:

假设平面P的相关参数为:(q0,q1,q2,q3),柱面CY的相关参数为:(c0,c1,c2,c3,c4,c5,c6),则P与CY之间的约束关系包括:①CY轴线满足在平面P上约束时有:

②P与CY之间满足相切约束时有:

③P与CY之间满足垂直约束时有:

其中,δ为阈值,δ的取值范围为0-0.05;

(43)圆柱面与圆柱面之间的约束识别:

假定两个圆柱面的参数分别为:CY1:(c0,c1,c2,c3,c4,c5,c6),CY2:(c'0,c'1,c'2,c'3,c'4,c'5,c'6),则两个圆柱面同轴时应该满足:其中,δ为阈值,δ的取值范围为0-0.05;

(44)平面与圆锥面之间的约束识别:

假定锥面方程的相关参数为CO:(o0,o1,o2,o3,o4,o5,o6),则平面与锥面满足相切约束时有:其中,δ为阈值,δ的取值范围为0-0.05;

(45)球面与圆柱面之间的约束识别:

假定球面的相关参数为S:(s0,s1,s2,s3),并令:则球心过柱面的轴线时应该满足:

其中,δ为阈值,δ的取值范围为0-0.05。