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龙图腾网获悉苏交科集团股份有限公司申请的专利基于激光扫描点云数据的隧道断面识别与形变检测方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119268596B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-02发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411619244.8，技术领域涉及：G01B11/24；该发明授权基于激光扫描点云数据的隧道断面识别与形变检测方法是由张磊;盛磊设计研发完成，并于2024-11-13向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于激光扫描点云数据的隧道断面识别与形变检测方法在说明书摘要公布了：本发明提供一种基于激光扫描点云数据的隧道断面识别与形变检测方法，通过三维空间内通过极坐标转换、局部计算加权平均方式直接处理点云数据来提取中轴线，以完整地保留点云数据的三维信息，更准确地反映隧道真实的空间形态，避免了因投影造成的隧道顶部和底部几何特征信息丢失的问题。在此基础上进行隧道断面截取和确定断面点云数据，结合自适应形状拟合进行全局与局部形变判别，实现对隧道断面变形的精准监测与判别，能够敏锐地捕捉到隧道在局部区域可能出现的微小形变，即使是在整体形变尚不明显的情况下，也能提前发现潜在的安全隐患，实现对隧道断面变形的全方位、精准化监测与判别，为隧道的长期安全运营提供强有力的技术支撑。

本发明授权基于激光扫描点云数据的隧道断面识别与形变检测方法在权利要求书中公布了：1.一种基于激光扫描点云数据的隧道断面识别与形变检测方法，其特征在于，包括： 步骤1、获取在隧道内任意两个相邻站点的点云数据，通过点云配准完成所有激光扫描站点的点云数据的配准，获得隧道点云数据； 步骤2、对整个隧道点云数据进行去噪处理并进行点云数据空间精简，获得体素化的点云数据； 步骤3、基于极坐标转换进行隧道局部中轴线点提取，并在全局中轴线拟合优化后，获得隧道中轴线； 步骤4、根据获得的隧道中轴线为基准，按照间距确定垂直于中轴线的平面作为断面截取平面，并计算断面截取平面方程； 步骤5、将点云数据中位于每个断面截取平面两侧一定距离范围内的点分割出来，作为该断面截取平面的原始点云数据，并去除孤立点后进行排序与编号，得到断面点云数据； 步骤6、对断面点云数据进行自适应形状分析，并进行自适应形状拟合，获得拟合的隧道断面的形状和尺寸参数； 步骤7、基于不同时期扫描获得的同一位置隧道断面的形状和尺寸参数，进行隧道断面的形变评估，确定形变变化量的大小和方向； 步骤8、对隧道断面进行局部划分，并根据划分后的子区域的变化监测局部形变； 其中，所述步骤3中，基于极坐标转换进行隧道局部中轴线点提取，并在全局中轴线拟合优化后，获得隧道中轴线，包括： 步骤3.1、将体素化的点云数据从笛卡尔坐标系转换至极坐标系，确定点云数据中任意一点的极径与极角； 步骤3.2、在每个极角区间内，以极角为中心左右各扩展选取一定范围内的点并根据所选取点的极径计算局部中轴线点，采用加权平均计算局部中轴线点的极径； 步骤3.3、将每个极角区间计算得到的局部中轴线点转换回笛卡尔坐标系，得到一组离散的局部中轴线点集； 步骤3.4、采用样条曲线拟合方法对局部中轴线点集进行曲线拟合，得到光滑的曲线作为隧道的初步中轴线； 步骤3.5、对初步中轴线进行优化，获得隧道中轴线; 其中，所述在每个极角区间内，以极角为中心左右各扩展选取一定范围内的点并根据所选取点的极径计算局部中轴线点，采用加权平均计算局部中轴线点的极径，包括： 在每个极角区间内，以极角为中心，左右各扩展Δθext，选择在Δθext扩展范围内的点，采用加权平均计算局部中轴线点的极径： 设在Δθext扩展范围内的任意一点Pi，其极径为ρi，其权重ωi根据点Pi到极角中心射线的距离来确定： ； 式中，di表示点Pi到极角中心射线的距离；表示一极小值常数，用以防止分母为0； 局部中轴线点的极径的计算公式为： 。

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