隧道點(diǎn)云數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)方法研究.pdf

1、近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，新的測量設(shè)備和測繪技術(shù)得到廣泛推廣。地面三維激光掃描技術(shù)在各領(lǐng)域的運(yùn)用已成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)。伴隨著地鐵，公路，鐵路，礦山等隧道工程逐漸增多，該技術(shù)在其竣工驗(yàn)收、平整度檢驗(yàn)、土方量計(jì)算以及隧道變形監(jiān)測等方面都有大量實(shí)驗(yàn)性運(yùn)用。鑒于各領(lǐng)域不同的特點(diǎn)，測量方式、數(shù)據(jù)處理方法及要求不盡相同。隧道工程具有獨(dú)特的狹長結(jié)構(gòu)，隧道內(nèi)控制點(diǎn)坐標(biāo)誤差較大，測站數(shù)大幅增加，隧道點(diǎn)云多視站配準(zhǔn)精度低成了該領(lǐng)域應(yīng)用難點(diǎn)。本文選用隧道

2、點(diǎn)云配準(zhǔn)方法作為研究對(duì)象，根據(jù)隧道特點(diǎn)對(duì)其配準(zhǔn)方案及配準(zhǔn)算法進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)該技術(shù)在隧道工程領(lǐng)域的更好應(yīng)用具有重要意義。
　　文中首先大量介紹了點(diǎn)云配準(zhǔn)方法，并對(duì)隧道誤差來源進(jìn)行了深入分析，為減少隧道控制點(diǎn)坐標(biāo)累計(jì)誤差對(duì)配準(zhǔn)精度的影響，用首尾測站控制整體誤差的方法對(duì)其配準(zhǔn)方案進(jìn)行改進(jìn)，并在隨后的實(shí)驗(yàn)中得以實(shí)現(xiàn)。為了進(jìn)一步對(duì)配準(zhǔn)算法及精度進(jìn)行了解與優(yōu)化，以常用的基于標(biāo)記點(diǎn)配準(zhǔn)算法為研究對(duì)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)標(biāo)靶幾何中心擬合誤差及各測站配準(zhǔn)誤差

3、進(jìn)行了總結(jié)與分析，在ICP算法的基礎(chǔ)上提出了一種基于標(biāo)記點(diǎn)配準(zhǔn)的改進(jìn)算法。該算法首先通過基于標(biāo)記點(diǎn)的方法進(jìn)行初始配準(zhǔn)，對(duì)第一次配準(zhǔn)誤差較大的Z方向建立關(guān)系式，以距離平方和最小為約束條件進(jìn)行迭代計(jì)算，完成Z方向的二次配準(zhǔn)以及其它方向的旋轉(zhuǎn)誤差改正，達(dá)到提高配準(zhǔn)精度的目的。
　　文章選用廣西茶云頂隧道點(diǎn)云為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在 FARO SCENE數(shù)據(jù)處理軟件的基礎(chǔ)上，運(yùn)用VC++及OpenGL圖像開發(fā)包對(duì)配準(zhǔn)改進(jìn)方案進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。通過MATLA