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申请/专利权人：西安因诺航空科技有限公司

摘要：本发明公开了一种基于无人机航拍的3D点云逐点微元土石方体积测量方法，通过无人机搭载激光雷达和可见光相机对施工现场进行扫描，采集到的激光和视觉数据通过SLAM实时三维RGB重建得到精确的原始地貌点云模型，接着对点云数据预处理，然后对预处理后的开挖后点云模型的关键区域进行分割，最后根据预处理和关键区域分割的点云数据，利用逐点微元法直接测量土石方体积，得到挖方量或者填方量，本发明测量方法采集周期短，复核难度小，测量精准度高。

主权项：1.基于无人机航拍的3D点云逐点微元土石方体积测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：采用无人机搭载激光雷达和可见光相机对施工现场进行扫描，并做SLAM三维RGB重建得到施工现场的点云模型；施工现场包括开挖前施工现场、开挖后施工现场和回填后施工现场，点云模型包括开挖前点云模型、开挖后点云模型和回填后点云模型；步骤2：对点云模型中的点云数据进行预处理，进行降采样并且剔除离群噪点；步骤3：对预处理后的开挖后点云模型的关键区域进行分割，采用物体形态规律进行直接分割；步骤4：根据预处理和关键区域分割的点云数据，利用逐点微元法直接测量土石方体积；当施工现场包括开挖前施工现场和开挖后施工现场时，根据开挖前施工现场和开挖后施工现场点云模型的点云数据对比分析，利用逐点微元法直接测量土石方体积，得到挖方量；当施工现场包括开挖后施工现场和回填后施工现场时，根据开挖后施工现场和回填后施工现场点云模型的点云数据对比分析，利用逐点微元法直接测量土石方体积，得到填方量；当施工现场为开挖后施工现场时，通过关键区域分割结果推测基准面，通过开挖后点云模型关键区域的点云和基准面之间的对比分析，利用逐点微元法直接测量土石方体积，得到挖方量；所述步骤4具体为：记激光点p，坐标可以表示为x,y,z，则第i个激光点的坐标为xi,yi,zi，关键区域用n个点的激光点集{pi,i∈0,n}表示；步骤4-1：计算步长Δx，即两点间距，计算公式如下： 其中x1为第一个点的x坐标，x2为第二个点的x坐标，y1与y2同理；步骤4-2：由步骤4-1中两点的中点为中心，以Δx为边长得到矩形，并获取矩形覆盖区域的激光点；步骤4-3：计算基准面，将步骤4-1中两点周围第三经验阈值范围内的点通过海拔高度聚类，取最大类别点直接计算海拔高度的平均值，即每个点的海拔高度累加除以点数，最终得到的平均高度为基准面：步骤4-4：计算步骤4-2中激光点的平均高度计算公式如下： 其中z1和z2分别为第一个点和第二个点的z轴坐标，即激光点的海拔高度值，以步骤4-2中的矩形位置为柱体下表面，以该平均高度作为三维空间中柱体下表面海拔高度；柱体上表面与下表面相同，上表面位置海拔高度为基准面高度；步骤4-5：计算步骤4-4中柱体体积并丢弃点集pi中柱体内的激光点；步骤4-6：重复步骤4-1～步骤4-5直至激光点集pi为空；步骤4-7：将所有柱体体积累加求和得到最终土石方体积量。

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