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申请/专利权人：东南大学溧阳基础设施安全与智慧技术创新中心

摘要：本发明公开了基于激光雷达的三维点云特征提取系统和方法，包括数据采集模块、裂缝检测模块、裂缝特征提取模块，其特征在于：所述数据采集模块用于采集无人机平台通过激光雷达勘测桥梁的相关信息，所述裂缝检测模块用于对桥梁裂缝进行检测识别，所述裂缝特征提取模块用于根据所述裂缝检测模块的检测信号，提取裂缝特征，对检测结果核验以及对裂缝关联属性分析，所述数据采集模块与裂缝检测模块电连接，所述裂缝特征提取模块与裂缝检测模块电连接，所述数据采集模块包括摄像储存模块、激光雷达发射单元和风速检测模块，所述摄像储存模块用于通过无人机勘测桥梁期间对勘测印象记录储存，本发明，具有检测效率高和检测精准的特点。

主权项：1.一种基于激光雷达的三维点云特征提取方法，包括数据采集模块、裂缝检测模块、裂缝特征提取模块，其特征在于：所述数据采集模块用于采集无人机平台通过激光雷达勘测桥梁的相关信息，所述裂缝检测模块用于对桥梁裂缝进行检测识别，所述裂缝特征提取模块用于根据所述裂缝检测模块的检测信号，提取裂缝特征，对检测结果核验以及对裂缝关联属性分析，所述数据采集模块与裂缝检测模块电连接，所述裂缝特征提取模块与裂缝检测模块电连接；所述数据采集模块包括摄像储存模块、激光雷达发射单元和风速检测模块，所述摄像储存模块用于通过无人机勘测桥梁期间对勘测印象记录储存，所述激光雷达发射单元用于发射激光脉冲并接收反射回来的信号，以获取桥梁目标检测区域的三维坐标信息，所述风速检测模用于实时的检测环境风速；所述裂缝检测模块包括勘测路线数据库、定位单元、点云数据生成模块和点云特征判断模块，所述勘测路线数据库用于预设储存勘测桥梁的无人机飞行路线，所述定位单元用于实时定位捕捉勘测过程中无人机的坐标位置，所述点云数据生成模块用于拟合生成桥梁的点云数据，所述点云特征判断模块用于判断点云数据的特征，实现桥梁裂缝检测的目的；所述裂缝特征提取模块包括姿态控制识别模块、捕捉还原模块、误差补偿模块和特征提取数据库，所述姿态控制识别模块用于识别无人机的姿态变化，所述捕捉还原模块与所述姿态控制识别模块电连接，所述捕捉还原模块用于根据无人机的巡航姿态变动记录对捕捉的三维点位进行特征还原模拟，所述误差补偿模块用于对点云数据进行误差补偿，所述特征提取数据库用于预设储存勘测桥梁的各类裂缝特征；该方法包括以下步骤：步骤S1：响应于桥梁勘测任务，平台调取勘测路线数据库控制无人机启动执行桥梁勘测任务，无人机根据数据库中勘测路线飞行；步骤S2：无人机对桥梁勘测期间，通过无人机装备的激光雷达设备发射激光脉冲并接收反射回来的信号，以获取勘测目标的三维坐标信息；步骤S3：同时利用摄像储存模块全程记录勘测期间的拍摄影像资料；步骤S4：通过风速检测模块，实时检测勘测期间的环境风速值v；步骤S5：将接收反射回来的信号转化生成三维点云数据，并识别检测桥梁是否存在裂缝；步骤S6：当识别检测到裂缝时，裂缝特征提取模块启动，进一步对裂缝特征提取分析，快速识别并输出裂缝的特征值；所述步骤S5进一步包括以下步骤：步骤S51：无人机通过装备的激光雷达设备向桥梁底面发射若干组激光雷达脉冲信号，若干组激光雷达脉冲信号组成一组空间探测区域，对空间探测区域范围内的桥梁底面进行探测；步骤S52：当激光雷达探测信号感应到桥梁底部目标时，捕捉反射回来的雷达信号；步骤S53：建立空间点云模型，结合定位单元获取到的无人机当前位置，在空间点云模型中根据雷达点阵电信号在反馈接收时间差和单束点阵激光雷达脉冲信号的发射方向，在空间点云模型中生成相应的点云精确位置（x,y,z）；步骤S54：将若干组相应点云精确位置拟合，生成桥梁底部的三维点云特征数据；步骤S55：对生成桥梁底部的三维点云特征数据进行识别判断，利用系统预设的标准桥梁底部三维点云对生成桥梁底部的三维点云特征数据进行噪点提取，当提取噪点的点云数大于N时，点云特征判断模块判断勘测到桥梁底部存在裂缝；所述步骤S55中对生成桥梁底部的三维点云特征数据进行噪点提取的方法进一步包括：步骤S551：设置提取噪点的误差标准l；步骤S552：获取对应点云生成时刻的环境风速值v；步骤S553：技术提取噪点的动态判断标准；其中k为系数，为大于0的常数；步骤S554：将对应生成的点云与预设的标准桥梁底部三维点云空间距离计算，其中分别为同一束三维点云在标准桥梁底部三维点云的空间位置；步骤S555：当时，对当前点云进行噪点提取。

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百度查询： 东南大学溧阳基础设施安全与智慧技术创新中心 基于激光雷达的三维点云特征提取系统和方法