CN117788574B 一种基于三维激光扫描点云的深埋隧道围岩变形分析方法 （长沙理工大学）

一种基于三维激光扫描点云的深埋隧道围本发明公开了一种基于三维激光扫描点云激光扫描系统获取洞段在不同时间的深埋隧道独立未知分量；计算深埋隧道点云的局部法向子集分别对应的平均投影中心之间的几何距离2S1、确定深埋隧道围岩变形分析洞段，利用地面S31、采用ICP算法对齐不同时间深埋隧道选定两个不同时间的同一洞段且处于统一坐标系下的深埋隧道点云，将计算参考点云以每个点为中心，法向尺度D的1/2为半径的球基于所述点云子集分别对应的平均投影中心之间的几何距分别计算点i对应投影圆柱的点云子集M(i)、N(i)的每一点沿其局部法向量N的投影，2.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描点云的深埋隧道围岩变形分析方法，标旋转变换，使深埋隧道点云的延伸方向与全局坐标系中Y轴方向一致；所述坐标旋转矩33.根据权利要求2所述的一种基于三维激光扫描点云的深埋隧道围岩变形分析方法，基于所述隧道轮廓点云进行第二次坐标变换，得到坐标变换矩阵为坐标旋转矩其中，为坐标旋转矩ss4.根据权利要求3所述的一种基于三维激光扫描点云的深埋隧道围岩变形分析方法，z为绕全局坐标系中Z轴的旋转角。5.根据权利要求4所述的一种基于三维激光扫描点云的深埋隧道围岩变形分析方法，沿全局坐标系Y轴正向将深埋隧道点云划分为若干等厚度的薄片状分段点云，根据深设置迭代阈值，采用ICP算法对齐深埋隧道点云在不同时间的深埋隧道名义轴线上的6.根据权利要求4所述的一种基于三维激光扫描点云的深埋隧道围岩变形分析方法，47.根据权利要求1_6任一项所述的一种基于三维激光扫描点云的深埋隧道围岩变形分8.根据权利要求1_6任一项所述的一种基于三维激光扫描点云的深埋隧道围岩变形分基于深埋隧道围岩在不同时间的深埋隧道点云变形结果，获5[0003]本发明的主要目的是提出一种基于三维激光扫描点云的深埋隧道围岩变形分析6ss[0022]优选方案之一，所述步骤S3通过两步法计算简化后坐标变换矩阵的独立未知分[0026]沿全局坐标系Y轴正向将深埋隧道点云划分为若干等厚度的薄片状分段点云，根[0027]设置迭代阈值，采用ICP算法对齐深埋隧道点云在不同时间的深埋隧道名义轴线7同时间隧道点云的坐标变换矩阵，使深埋隧道点云变形分析处于恒定且统一的参考坐标以及围岩轮廓表面凹凸不平特征等干扰，通过计算反映参考点云局部粗糙度的置信度区现了对隧道围岩截面及空间变形分布进行更8[0046]图1为本发明实施例一种基于三维激光扫描点云的深埋隧道围岩变形分析方法的[0058]下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清9激光扫描系统获取的深埋隧道点云不可避免的包含隧道围岩内部的辅助设备以及活动的深埋隧道变形分析的前提；所述坐标变换矩阵包括坐标旋转矩阵和平移向量两部分组成，ss[0083]沿全局坐标系Y轴正向将深埋隧道点云划分为若干等厚度的薄片状分段点云，根[0084]设置迭代阈值，采用ICP算法对齐深埋隧道点云在不同时间的深埋隧道名义轴线的方式进行计算，直至不同时间深埋隧道名义轴线在XOY平面内的投影点的对齐满足需求[0091]基于多个截面点云拟合计算沿Z轴的平移分量tz；考虑到深埋隧道围岩表面凹凸的平均投影中心m(i)至比较点云的平均投影中心n(i)的代数2x