一种泥石流冲积模拟实验堆积体表面重构系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115965760A(43)申请公布日2023.04.14(21)申请号202310243926.2(22)申请日2023.03.15(71)申请人成都理工大学地址610051四川省成都市成华区二仙桥东三路1号(72)发明人谭河益(74)专利代理机构成都嘉企源知识产权代理有限公司51246专利代理师何朝友(51)Int.Cl.G06T17/10(2006.01)G06T17/30(2006.01)G06T15/00(2011.01)G06T7/80(2017.01)G01M10/00(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图4页(54)发明名称一种泥石流冲积模拟实验堆积体表面重构系统(57)摘要本发明公开了一种泥石流冲积模拟实验堆积体表面重构系统，包括以下步骤：步骤S1，搭建好实验平台；步骤S2，将计算机视觉采集器与PC端连接，步骤S3，在实验平台上确定水平面的世界坐标系，步骤S4，数据采集；步骤S5，数据处理；步骤S6，将堆积体表面三维结构点云数据渲染显示在数据处理软件中，完成堆积体表面重构。本发明经过算法对测量设备安装位姿自动校准与两组点云数据高度差异计算，再通过堆积体色彩特征筛选，得到高精度、稠密的堆积体表面三维结构点云数据，用户可以直接利用输入设备拾取点云数据查看点云的准确信息，堆积体点云数据经压缩后被保存在本底磁盘，方便利用软件作为历史数据浏览。CN115965760ACN115965760A权利要求书1/3页1.一种泥石流冲积模拟实验堆积体表面重构系统，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1，搭建好实验平台，并将计算机视觉采集器固定在实验平台的上方；并通过安装位姿校准算法对计算机视觉采集器的位置进行位姿校准；步骤S2，将计算机视觉采集器与PC端连接，PC端用于解析计算机视觉采集器传输的可见光图像与点云数据；步骤S3，在实验平台上确定水平面的世界坐标系，将棋盘格标定纸铺设在实验平台上；PC端保存该时刻参考平面的可见光图像与点云数据；步骤S4，数据采集；开展泥石流冲积模拟实验，等待实验物料冲积结束，短暂静置一段时间后，等待堆积体成型，表面结构不再发生变换，保存该时刻堆积体与实验平台的可见光图像与点云数据；步骤S5，数据处理；通过PC端对采集的数据进行处理，载入保存的参考平面的可见光图像与点云数据与实验开展后的数据，得到堆积体与实验平面三维结构计算与堆积体部分数据筛选后的点云数据；步骤S6，将堆积体表面三维结构点云数据渲染显示在数据处理软件中，堆积体表面三维结构的点云数据将被压缩后写入本地磁盘中，完成堆积体表面重构。2.根据权利要求1所述的一种泥石流冲积模拟实验堆积体表面重构系统，其特征在于：步骤S4中，数据采集包括以下步骤：步骤A1，在实验平台铺设一张棋盘格标定纸，以此时的实验平台作为参考面，开启计算机视觉采集器记录参考面的点云数据与彩色图像；步骤A2，移除棋盘格标定纸，释放泥石流模拟实验提前准备好的物料，等待堆积体成型后，开启计算机视觉采集器记录覆盖堆积体的实验平台表面点云数据与彩色图像，载入两次测量得到的点云数据，经过点云数据坐标系转换，背景抠除与滤波后，得到堆积体表面三维结构的稠密点云数据，用于泥石流冲积模拟实验的数据提取与显示。3.根据权利要求1所述的一种泥石流冲积模拟实验堆积体表面重构系统，其特征在于：步骤S5中，数据处理具体为：在完成参考面点云数据采集后，PC端提取棋盘格标定纸的角点，获取角点在计算机视觉采集器坐标系下的三维点云坐标，读入棋盘格标定纸的棋盘格点在实验平台坐标系面上的三维坐标，利用SVD方法计算标定棋盘格点从计算机视觉采集器坐标系到实验平台坐标系的坐标变换矩阵T；在完成模拟实验堆积成型并采集数据后，PC端加载步骤A1测量得到的参考面与步骤A2测量得到的含堆积体的实验平台的点云数据，将两帧稠密点云数据通过坐标变换矩阵T变换到实验平台坐标系下，计算步骤A2中经坐标变换后的点云数据与步骤A1中经坐标变换后的点云数据，按照步骤A2采集得到的RGB图像像素位置，获取两帧经坐标变换后的点云数据中对应的三维坐标，分别记作Point_A2和Point_A1，其中将步骤Point_A2的Z轴数值减去Point_A1的Z轴数值，Point_A2作为堆积体表面相应点在实验平台坐标系下的三维坐标；对步骤A2中采集得到的RGB图像进行色彩滤波，扣除测量得到的点云数据中的环境背景，将可见光RGB图像变换到HSV色彩空间中，利用多次测量记录的堆积体可见光图像，统计堆积体部分H通道的统计直方图，从统计直方图中截取堆积体部分色彩在H通道的分布区间，在HSV空间中滤H通道数值处于堆积体H通道分布区间以外的其像素点及与像素点相对应的点云数据，获得剔除实验平台与周围环境