张健珲, 宋袁龙

(中煤航测遥感集团有限公司技术发展研究院，西安 710199)

0 引言

三维激光扫描技术(Light Deteation and Ranging,LiDAR)是一种集激光扫描仪(LaserScanner,LS)、惯性导航系统 (Inertial Navigation System,INS)、全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)和高分辨率数码相机等技术于一身的光机电一体化集成系统，通过高速激光扫描，可以大面积、快速、高分辨率地获取物体表面的三维坐标信息，是一种建立物体三维模型的全新技术手段[1-6]。

在隧道施工监控量测、变形分析、质量评定复测等相关研究过程中往往需要曲线来表征隧道实际走向，如何利用隧道点云提取高精度的中轴线具有重要的研究意义。卢小平等根据双向投影原理提取出三维中轴线，利用中轴线获得隧道横断面，旋转横断面进行椭圆拟合，继而进行隧道点云降噪处理[7]。李双将隧道看作圆柱进行处理，通过计算隧道重心和投影面与坐标轴夹角，进而提取中轴线，实现了最小距离投影算法的断面及隧道变形分析[8]。荆海峰联合高斯球法和圆柱拟合法提取隧道中轴线，进而提取隧道横断面[9]。托雷等使用最小二乘二阶曲线方程对中轴线进行拟合，利用双向投影法进行中轴线提取，最后对断面以中轴线为基准进行提取拟合[10]。程效军等对中轴线的隧道点云降噪方法进行了深入研究，对点云进行双向投影以便于提取中轴线，过程中使用了多项式对曲线进行拟合及插值，然后参考中轴线对点云进行分割，计算得到点至中轴线的距离，从而可以设定阈值降噪[11]。……