一种基于声呐点云的淤积监测方法、设备及介质与流程

本发明涉及淤积监测，尤其涉及一种基于声呐点云的淤积监测方法、设备及介质。

背景技术：

1、河道淤泥日益严重，已严重影响到河道的防洪、排涝、灌溉、供水、通航等各项功能的正常发挥。为恢复河道的正常功能，常需进行河道清淤疏浚工程。针对一定厚度的淤泥，需定期进行清淤，保证河道功能的正常发挥。因此需要探测到河道内淤泥情况，对河道明渠和暗涵的淤积情况进行测量。

2、现有技术一般采用水下摄像方法和水下激光成像方法对淤泥进行测量，水下摄像方法的检测结果依赖于相机成像效果，并且极大地受制于水质情况，测量效果差；水下激光成像方法的激光在水中会发生散射，能量损耗较大，成像范围较小，只能定点检查，不能大面积的检查，测量效率低。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例的目的是提供一种基于声呐点云的淤积监测方法、设备及介质，能够快速对水下淤积进行测量，从而监测水下的淤泥，测量效果好，测量效率高。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种基于声呐点云的淤积监测方法，包括：

3、获取水下的声呐数据；

4、对所述声呐数据进行坐标转换得到水下点云；

5、剔除所述水下点云中的离群点得到候选点云；

6、根据所述候选点云获取不同扫描角度的关键点集合，所述扫描角度表征声呐设备的位姿信息；

7、对所述关键点集合进行插值后得到插值集合，所述插值集合中的所有点在坐标系中构成插值曲线；

8、对所述插值集合进行b样条曲面插值后得到插值三维曲面，所述插值三维曲面表征水下淤积表面。

9、在一些可选的实施例中，所述对所述声呐数据进行坐标转换得到水下点云，包括：

10、获取不同竖直旋转角度所对应的第一数据点集合，所述竖直旋转角度表征所述声呐设备基于水平面的竖直旋转角度；

11、将所述第一数据点集合转化为坐标系中的坐标点集合；

12、将所述坐标点集合在坐标系进行标注得到所述水下点云。

13、在一些可选的实施例中，所述将所述第一数据点集合转化为坐标系中的坐标点集合，包括：

14、获取所述声呐设备的扫描深度和扫描点，所述扫描点分布在所述扫描深度的扫描波束上；

15、获取所述声呐设备的旋转角度，所述旋转角度包括所述竖直旋转角度和水平旋转角度；

16、根据所述第一数据点集合、所述扫描深度和所述旋转角度计算得到所述坐标点集合。

17、在一些可选的实施例中，所述剔除所述水下点云中的离群点得到候选点云，包括：

18、获取所述水下点云中每一个点的邻域；

19、计算每一个所述邻域的平均距离，所述平均距离表征所述邻域中其他点到源点的平均距离，所述邻域表征围绕所述源点构建得到区域；

20、根据所述平均距离计算得到标准差；

21、根据所述平均距离、所述标准差和预设标准差倍数确定所述离群点；

22、将所述离群点删除后得到所述候选点云。

23、在一些可选的实施例中，所述根据所述平均距离、所述标准差和预设标准差倍数确定所述离群点，包括：

24、根据所述标准差和所述预设标准差倍数得到收敛距离；

25、获取所述水下点云中每一个点所对应的所述平均距离；

26、将所述平均距离大于所述收敛距离的点配置为离群点。

27、在一些可选的实施例中，所述根据所述候选点云获取不同扫描角度的关键点集合，包括：

28、根据所述候选点云和强度阈值获取不同扫描角度的第二数据点集合，所述强度阈值表征数据点的能量强度阈值；

29、计算所述第二数据点集合中所有数据点的强度均值；

30、将所述第二数据点集合中所有数据点的强度值与所述强度均值进行比较，得到强度值与所述强度均值相差最小的数据点；

31、将强度值与所述强度均值相差最小的数据点配置为关键点；

32、将不同扫描角度所对应的所述关键点组成所述关键点集合。

33、在一些可选的实施例中，所述对所述关键点集合进行插值后得到插值集合，包括：

34、将所述关键点集合划分为若干个子区间；

35、根据所述子区间的关键点计算得到第一插值函数；

36、将若干个所述子区间的所述第一插值函数拼接后得到第二插值函数；

37、所述第二插值函数的函数点组成所述插值集合。

38、在一些可选的实施例中，所述对所述插值集合进行b样条曲面插值后得到插值三维曲面，包括：

39、获取插值集合中的若干个数据点；

40、对若干个所述数据点进行三次b样条曲面插值得到曲面控制点集合；

41、通过所述曲面控制点集合构建所述插值三维曲面。

42、第二方面，本发明实施例提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括处理器、存储器、以及存储在所述存储器上并可被所述处理器执行的计算机程序，其中所述计算机程序被所述处理器执行时，实现上述的方法的步骤。

43、第三方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行如上所述的方法。

44、实施本发明实施例包括以下有益效果：本发明实施例提供一种基于声呐点云的淤积监测方法，包括：获取水下的声呐数据；对所述声呐数据进行坐标转换得到水下点云；剔除所述水下点云中的离群点得到候选点云；根据所述候选点云获取不同扫描角度的关键点集合，所述扫描角度表征声呐设备的位姿信息；对所述关键点集合进行插值后得到插值集合，所述插值集合中的所有点在坐标系中构成插值曲线；对所述插值集合进行b样条曲面插值后得到插值三维曲面，所述插值三维曲面表征水下淤积表面。通过水下的声呐数据进行解析得到水下点云，剔除水下点云的离群点，根据强度阈值获取每个扫描角度下的关键点，对关键点进行插值，构建成一条平滑的插值曲线，减少点云中的噪点和不连续性，将每个扫描角度下的插值曲线利用b样条曲面插值，构建水下的三维曲面，从而快速对水下淤积进行测量，进而监测水下的淤泥，测量效果好，测量效率高。

技术特征：

1.一种基于声呐点云的淤积监测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述声呐数据进行坐标转换得到水下点云，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述第一数据点集合转化为坐标系中的坐标点集合，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述剔除所述水下点云中的离群点得到候选点云，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述平均距离、所述标准差和预设标准差倍数确定所述离群点，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述候选点云获取不同扫描角度的关键点集合，包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述关键点集合进行插值后得到插值集合，包括：

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述插值集合进行b样条曲面插值后得到插值三维曲面，包括：

9.一种计算机设备，其中，所述计算机设备包括处理器、存储器、以及存储在所述存储器上并可被所述处理器执行的计算机程序，其中所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1-8中任一所述的方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，其特征在于，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行如权利要求1-8任一项所述的方法。

技术总结
本发明公开了一种基于声呐点云的淤积监测方法、设备及介质，方法包括：获取水下的声呐数据；对声呐数据进行坐标转换得到水下点云；剔除水下点云中的离群点得到候选点云；根据候选点云获取不同扫描角度的关键点集合；对关键点集合进行插值后得到插值集合；对插值集合进行B样条曲面插值后得到插值三维曲面；根据插值三维曲面标记得到水下淤积表面。通过声呐数据解析得到水下点云，进一步构建水下的三维曲面，能够快速对水下淤积进行测量，测量效果好，测量效率高，可广泛应用于基于声呐点云的淤积监测技术领域。

技术研发人员：孙红亮,陈亚军,唐力,张礼兵,高浩志,陈辉,刘利君,赵红昆,张镇宇,谢韵致
受保护的技术使用者：中电建（广东）工程监测检测技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5