一种3d管道数据重构方法及装置
技术领域
1.本发明涉及3d管道数据重构领域，具体是一种3d管道数据重构方法及装置。
背景技术：2.管道机器人在作业时通过声纳扫描获得管道的结构和淤泥的分布。
3.目前声纳数据都是以2d形式向人呈现的，这种方式可以获得某一位置的管道状态，但反映不了整个管道的情况。
4.因此，针对上述问题提出一种3d管道数据重构方法及装置。
技术实现要素：5.为了弥补现有技术的不足，解决目前声纳数据都是以2d形式向人呈现的，这种方式可以获得某一位置的管道状态，但反映不了整个管道的情况的问题，本发明提出一种3d管道数据重构方法及装置。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种3d管道数据重构方法，包括，s1.收集返回扫描数据值；s2.根据所收集到的某一位置周围的点密度及同一位置前后多次扫描数据值对比，去除扫描数据干扰值，声纳扫描每次返回的数据是一系列点，点的分布反映了管道壁和淤泥的分布，但由于受灰尘等的影响，会存在少量散列的点并不在管道壁或淤泥表面，需要把这些噪点去除；s3.根据去除干扰值后的扫描数据有效值，推算出全部有效值坐标，剩下一系列有效的点坐标。现在要求出一条光滑的曲线，使它经过这些点，这条曲线就是管壁和淤泥的表面，采用拉格朗日插值法，因管壁、淤泥表面多为圆形、抛物线形，所以采用二次插值，二次插值算法如下：工程中用到的插值法主要有拉格朗日插值法、牛顿插值法、埃尔米特插值法、分段线性插值法、三次样条插值法几种；s4.根据得出的全部有效值坐标曲线绘制模型，到某个位置下所有点的(x,y)坐标，z坐标则由管道机器人通过计米器获得，使用opengl绘制三维模型。
7.优选的，根据所得的多次扫描数据值点密度对比，本算法通过点密度来判断是否是噪点，由于管道和淤泥的表面在前后两次声纳扫描的数据中是连续的，但噪点是不连续的，因此通过周围的点密度及前后几次声纳扫描该位置的点密度来判断是否是噪点。
8.优选的，所述扫描数据值点密度以设定范围内的数量值为对比。
9.优选的，分别对全部扫描范围进行分区域对比，每次所述对比设定扫描范围区域为一立方分米。
10.优选的，所述根据插值法推算出有效值坐标，根据有效值坐标绘制曲线，使它经过这些点，这条曲线就是管壁和淤泥的表面。
11.优选的，所述插值法为拉格朗日插值法，其中拉格朗日插值法的优点是实现复杂
度低（o(n2)），本算法由于插入点的数目不会动态改变，因此选用拉格朗日插入法最优。
12.优选的，所述有效值坐标为（x,y）,z坐标通过管道机器人计米器获得。
13.优选的，当z坐标是z1的点序列的坐标分别是(x1,y1,z1)、(x2,y2,z1)、
…
(xn,yn,z1)，z坐标是z2的点序列坐标分别是(x’1,y’1,z2)、(x’2,y’2,z2)、
…
(x’n,y’n,z2)；使用opengl的glvertex3f函数画出三角形[(x’1,y’1,z2),(x1,y1,z1),(x’2,y’2,z2)]；再画出三角形[(x2,y2,z1),(x
’3’
,y’3,z2),(x3,y3,z1)]。
[0014]
优选的，包括，数据收集模块，收集返回扫描数据值；数据修正模块，根据所收集到的同一位置前后多次扫描数据值对比，去除扫描数据干扰值；计算模块，根据去除干扰值后的扫描数据有效值，推算出全部有效值坐标；建模模块，根据得出的全部有效值坐标曲线绘制模型。
[0015]
本发明的有益之处在于：本发明通过对管道各处的声纳扫描数据进行整合，经过去噪点、插值拟合、三维建模后，还原出管道的3d模型的一种技术，还原了管道的三维模型，对作业人员操作和决策起到了很好的作用，有利于提高工作效率。
附图说明
[0016]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0017]
图1为实施例的整体流程示意图；图2为实施例的模块连接示意图；图3为实施例的噪点去除对比示意图；图4为实施例的噪点去除流程示意图；图5为实施例的插值拟合流程示意图；图6为实施例的管道建模流程示意图；图7为实施例的管道三维模型示意图。
具体实施方式
[0018]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0019]
请参阅图1-7所示，一种3d管道数据重构方法及装置，包括，s1.收集返回扫描数据值；s2.根据所收集到的某一位置周围的点密度及同一位置前后多次扫描数据值对
比，去除扫描数据干扰值，声纳扫描每次返回的数据是一系列点，点的分布反映了管道壁和淤泥的分布，但由于受灰尘等的影响，会存在少量散列的点并不在管道壁或淤泥表面，需要把这些噪点去除；s3.根据去除干扰值后的扫描数据有效值，推算出全部有效值坐标，剩下一系列有效的点坐标。现在要求出一条光滑的曲线，使它经过这些点，这条曲线就是管壁和淤泥的表面，采用拉格朗日插值法，因管壁、淤泥表面多为圆形、抛物线形，所以采用二次插值，二次插值算法如下：工程中用到的插值法主要有拉格朗日插值法、牛顿插值法、埃尔米特插值法、分段线性插值法、三次样条插值法几种；s4.根据得出的全部有效值坐标曲线绘制模型，到某个位置下所有点的(x,y)坐标，z坐标则由管道机器人通过计米器获得，使用opengl绘制三维模型。
[0020]
本实施例中，根据所得的多次扫描数据值点密度对比，本算法通过点密度来判断是否是噪点，由于管道和淤泥的表面在前后两次声纳扫描的数据中是连续的，但噪点是不连续的，因此通过周围的点密度及前后几次声纳扫描该位置的点密度来判断是否是噪点。
[0021]
本实施例中，所述扫描数据值点密度以设定范围内的数量值为对比。
[0022]
本实施例中，分别对全部扫描范围进行分区域对比，每次所述对比设定扫描范围区域为一立方分米。
[0023]
本实施例中，所述根据插值法推算出有效值坐标，根据有效值坐标绘制曲线，使它经过这些点，这条曲线就是管壁和淤泥的表面。
[0024]
本实施例中，所述插值法为拉格朗日插值法，其中拉格朗日插值法的优点是实现复杂度低（o(n2)），本算法由于插入点的数目不会动态改变，因此选用拉格朗日插入法最优。
[0025]
本实施例中，所述有效值坐标为（x,y）,z坐标通过管道机器人计米器获得。
[0026]
本实施例中，当z坐标是z1的点序列的坐标分别是(x1,y1,z1)、(x2,y2,z1)、
…
(xn,yn,z1)，z坐标是z2的点序列坐标分别是(x’1,y’1,z2)、(x’2,y’2,z2)、
…
(x’n,y’n,z2)；使用opengl的glvertex3f函数画出三角形[(x’1,y’1,z2),(x1,y1,z1),(x’2,y’2,z2)]；再画出三角形[(x2,y2,z1),(x
’3’
,y’3,z2),(x3,y3,z1)]。
[0027]
本实施例中，包括，数据收集模块，收集返回扫描数据值；数据修正模块，根据所收集到的某一位置周围的点密度及同一位置前后多次扫描数据值对比，去除扫描数据干扰值；计算模块，根据去除干扰值后的扫描数据有效值，推算出全部有效值坐标；建模模块，根据得出的全部有效值坐标曲线绘制模型。
[0028]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
技术特征：1.一种3d管道数据重构方法，其特征在于：包括，s1.收集返回扫描数据值；s2.根据所收集到的同一位置前后多次扫描数据值对比，去除扫描数据干扰值；s3.根据去除干扰值后的扫描数据有效值，推算出全部有效值坐标；s4.根据得出的全部有效值坐标曲线绘制模型。2.根据权利要求1所述的一种3d管道数据重构方法，其特征在于：根据所得的多次扫描数据值点密度对比。3.根据权利要求2所述的一种3d管道数据重构方法，其特征在于：所述扫描数据值点密度以设定范围内的数量值为对比。4.根据权利要求3所述的一种3d管道数据重构方法，其特征在于：分别对全部扫描范围进行分区域对比，每次所述对比设定扫描范围区域为一立方分米。5.根据权利要求1所述的一种3d管道数据重构方法，其特征在于：所述根据插值法推算出有效值坐标，根据有效值坐标绘制曲线。6.根据权利要求2所述的一种3d管道数据重构方法，其特征在于：所述插值法为拉格朗日插值法。7.根据权利要求1-6所述的一种3d管道数据重构方法，其特征在于：所述有效值坐标为（x,y）,z坐标通过管道机器人计米器获得。8.根据权利要求7所述的一种3d管道数据重构方法，其特征在于：当z坐标是z1的点序列的坐标分别是(x1,y1,z1)、(x2,y2,z1)、
…
(xn,yn,z1)，z坐标是z2的点序列坐标分别是(x’1,y’1,z2)、(x’2,y’2,z2)、
…
(x’n,y’n,z2)；使用opengl的glvertex3f函数画出三角形[(x’1,y’1,z2),(x1,y1,z1),(x’2,y’2,z2)]；再画出三角形[(x2,y2,z1),(x
’3’
,y’3,z2),(x3,y3,z1)]。9.一种3d管道数据重构装置，其特征在于：包括，数据收集模块，收集返回扫描数据值；数据修正模块，根据所收集到的同一位置前后多次扫描数据值对比，去除扫描数据干扰值；计算模块，根据去除干扰值后的扫描数据有效值，推算出全部有效值坐标；建模模块，根据得出的全部有效值坐标曲线绘制模型。
技术总结本发明属于3D管道数据重构领域，具体的说是一种3D管道数据重构方法及装置，包括，S1.收集返回扫描数据值；S2.根据所收集到的同一位置前后多次扫描数据值对比，去除扫描数据干扰值；S3.根据去除干扰值后的扫描数据有效值，推算出全部有效值坐标；S4.根据得出的全部有效值坐标曲线绘制模型。该3D管道数据重构方法，通过对管道各处的声纳扫描数据进行整合，经过去噪点、插值拟合、三维建模后，还原出管道的3D模型的一种技术，还原了管道的三维模型，对作业人员操作和决策起到了很好的作用，有利于提高工作效率。高工作效率。高工作效率。
技术研发人员：侯鹏 徐岷 许一峰
受保护的技术使用者：深圳潜水侠创新动力科技有限公司
技术研发日：2022.07.06
技术公布日：2022/11/1
