(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210923370.7 (22)申请日 2022.08.02 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114998419 A (43)申请公布日 2022.09.02 (73)专利权人 西安科技大 学 地址 710054 陕西省西安市碑林区雁塔中 路58号 (72)发明人 李朋飞　杨鑫　胡晋飞　高晨迪　 张淑花　严露　李豆　郝铭揆　 李伟光　 (74)专利代理 机构 西安创知专利事务所 61213 专利代理师 卫苏晶 (51)Int.Cl. G06T 7/62(2017.01) G06T 3/00(2006.01) G06T 3/40(2006.01) G06V 10/762(2022.01) G06T 17/05(2011.01)G06T 17/30(2006.01) G01C 7/02(2006.01) G01B 11/00(2006.01) (56)对比文件 CN 114429455 A,2022.05.03 CN 113160374 A,2021.07.23 CN 114266987 A,202 2.04.01 CN 111595403 A,2020.08.28 CN 114419130 A,2022.04.29 US 2017176 595 A1,2017.0 6.22 李朋飞等.复杂地形中机载L iDAR点云构建 DEM的插值算法对比. 《农业工程学报》 .2021,第 37卷(第15期), Kuldeep K. Sare en et al.Rapid clusteri ng of co lorized 3D po int cloud data for reco nstructi ng building interiors. 《 2010 I nternati onal Symposium on Optomec hatronic Technologies》 .201 1, 审查员 宋海荣 (54)发明名称 一种基于地形点云的沟壑体积变化切片方 法 (57)摘要 本发明公开了一种基于地形点云的沟壑体 积变化切片方法， 该方法包括以下步骤： 一、 待测 沟壑区域的点云获取； 二、 待测沟壑区域的点云 的切片； 三、 待测沟壑区域的点云切片的聚类及 插值处理； 四、 获取后一期点云切片相对前一期 点云切片 的切面变化面积； 五、 待测沟壑区域的 体积变化量获取。 本发明方法步骤简单， 设计合 理， 获取待测沟壑区域沿高程方向各个点云切片 的体积变化量， 进而累加得到待测沟壑区域整体 的体积变化量， 提高了沟壑体积变化量计算的准 确性， 以适应沟壑地形。 权利要求书4页 说明书10页 附图2页 CN 114998419 B 2022.11.04 CN 114998419 B 1.一种基于地形点云的沟壑体积变化切片方法， 其特 征在于， 该 方法包括以下步骤： 步骤一、 待测 沟壑区域的点云获取： 步骤101、 建立空间直角坐标系； 其中， 以待测沟壑区域外侧左下方的稳定区任意一点 为原点O， 以过原点O且沿架站区连线为X轴， 过原点O且与X轴垂直的方向为Y轴， 以过原点O 垂直于由X轴和Y轴形成的平面OXY且沿高程方向为Z轴， 建立空间直角坐标系OXYZ； 步骤102、 采用地面三维激光扫描仪对待测沟壑区域进行扫描， 获取第1期的激光点 云， ...， 第 期的激光点云， ...， 第 期的激光点云； 其中， 和 均为正整数， ， ； 步骤二、 待测 沟壑区域的点云的切片： 在OXYZ坐标系 下， 采用计算机按照相邻两期的点云切片厚度 ， 将第 期的 激光点云沿Z轴 方向做多个切平面并将多个切平面从下至上进行排序依 次记作第 1个切平 面， ...， 第 个切平面， ...， 第 个切平面； 其中， 和 均为正整数， 且 ； 任一个 切平面平行平面OXY， 第1个切平面和第 个切平面之间相邻两个切平面的间距为 ， 第1个切平面距离第 期的激光点云的最小Z轴坐标处的间距为 ， 第 个切平面与第 期的激光点云的最大Z轴坐标之间的间距记作 ,且 不大于 ； 步骤三、 待测 沟壑区域的点云切片的聚类及插值处 理： 步骤301、 当 处于1～ 时， 采用计算机将第 个切平面上方及下方Z轴方向 范围内的点云投影至第 个切平面， 得到第 期第 个点云切片； 当 取 时， 采用计算机将第 个切平面上方Z轴方向的剩余点云及下方Z轴方向 范围内的点云投影至第 个切平面， 得到第 期第 个点云切片； 步骤302、 采用计算机利用FCM聚类算 法对第 期第 个点云切片上的点进行聚类， 将第 期第 个点云切片上各个点划分为 个类簇， 并得到 个类簇的聚类中心点； 其中， 为 正整数； 步骤303、 采用计算机利用三次B样条插值函数对第 期第 个点云切片上 个聚类中 心点进行插值处 理， 得到第 期第 个点云切片上插值 点集 ； 步骤四、 获取后一期点云切片相对前一期点云切片的切面变化 面积： 步骤401、 按照步骤二至 步骤三所述的方法， 采用计 算机对第 期的激光点云进行处权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114998419 B 2理， 得到第 期第 个点云切片上插值 点集 ； 步骤402、 采用计算机将第 期第 个点云切 片上插值点集 和第 期第 个点云 切片上插值点集 同步绘制在平面OXY上， 且 和 中相交的相邻两个交点将 和 之间围设的区域划分为第 1个切面区块， ..， 第 个切面区块， ..， 第 个切面区块， 并 得到各个切面区块的面积； 其中， 第 个点云切片上第 个切面区块的面积记作 ； 其中， 和 均为正整数， 且 ， 表示第 个点云切片上切面区 块的总数； 步骤五、 待测 沟壑区域的体积变化 量获取： 步骤501、 对第 个点云切片上第 个切面区块进行判断， 如果第 个点云切片上第 个切面区块中第 期插值点的Y轴坐 标大于第 期插值点的Y轴坐 标， 则第 个切面区块 为负地形区， 则第 个点云切片上第 个切面区块的面积 取正值； 如果第 个 点云切片上第 个切面区块中第 期插值点的Y轴坐标小于等于第 期插值点的Y轴坐 标， 则第 个点云切片上第 个切面区块为正地形区， 则第 个点云切片上第 个切面区块 的面积 取负值； 步骤502、 根据第 个点云切片上第 个切面区块的面积， 获取第 个点云切片上第 个切面区块的变化体积， 进 而得到第 个点云切片的变化体积； 步骤503、 将各个点云切片的变化体积累加得到待测沟壑区域第 期相对第 期的 体积变化 量 ； 步骤502中根据第 个点云切片上第 个切面区块的面积， 获取第 个点云切片上第 个切面区块的变化体积， 进 而得到第 个点云切片的变化体积， 具体过程如下： 步骤5021、 当 处于1～ 时， 则根据公式 ， 得到第 个点云切片上第 个切面区块的变 化体积 ； 当 取 时， 则根据公式 ， 得到第 个点云切片上第 个切面区块的变化体积 ；权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114998419 B 3