罗春雷 王虎 沙浩

摘 要：使用ICP点云配准算法改善激光雷达扫描范围不足的缺点，通过逐段扫描的方式对点云数据进行扩充，并使用贪婪三角投影算法对扩充的点云数据进行三维曲面重建，用于生成隧道的超欠挖数据和可视化隧道实时的喷浆状态，指导隧道施工建设。

关键词：点云;贪婪三角投影算法;三维曲面重建

Design and Research on Reconstruction of Three-dimensional Surface of Tunnel

Luo Chunlei Wang Hu Sha Hao

Central South University Changsha HunanChangsha 430100

Abstract：using ICP point cloud registration algorithm to improve the shortcomings of lidar scanning range，the point cloud data is expanded by segment-by-segment scanning，and the extended point cloud data is reconstructed by greedy triangular projection algorithm.It is used to generate tunnel over-underdigging data and visualize tunnel real-time grouting state to guide tunnel construction.

Key words：point cloud;greedy triangular projection algorithm;3D surface reconstruction

一、緒论

随着隧道施工逐渐智能化，环境感知对于隧道施工越来越重要。基于三维点云的隧道智能喷浆主要包含两个方面的任务，除了喷浆区域的识别外，还需要对隧道断面进行三维曲面重构，用以监测断面的喷浆情况。此外，通过曲面重构能够可视化隧道的轮廓，更有利于实际的施工建设。

二、基于贪婪三角投影算法的隧道三维曲面重构方案设计

数据可视化是数据的一种表现形式，它主要是利用计算机图形学，图像处理学以及数学等图像化手段将抽象的数据集以直观，清晰的图形化界面展示出来，从而能够更有效地传递和沟通信息[1]。隧道的三维曲面重构的研究对象主要是三维的点云数据，通过对离散的隧道三维数据点的分析，运用特定的算法重新构造出隧道的纹理，形状和轮廓，使得隧道施工人员了解当前隧道的喷浆状态，从而合理规划隧道的施工步骤。

如图1所示，隧道三维表面重构可以生成连续的隧道轮廓模型，能够更直观地表达隧道喷浆施工的真实情况。目前常用的曲面重构方法根据原理不同主要有基于组合结构的方法和基于隐函数的方法两种。……