一种地下病害体三维可视化方法及系统

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种地下病害体三维可视化方法及系统。

背景技术

随着城市化进程的不断加快，城市人口密集度快速提升，各类城市基础建设不断推进。这些都会对道路的使用寿命造成影响，增加道路地下病害的数量并且缩短其形成周期，因此针对道路地下病害的探测变得越来越必要。然而当前市面上三维雷达产品后，处理软件只能以切片的方式，即二维平面方式展示地下病害体的局部，不能直观的观察病害体的形态及计算病害体的体积，影响制定病害体的处置方案和处理材料用量的估算。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地下病害体三维可视化方法及系统，以解决现有技术当中，三维雷达探测中结果仅以二维切片形式展现，不能直观的展示病害体的三维形态及计算病害体的体积，影响后期制定病害体的处置方案和处理材料用量的技术问题。

本发明的目的是采用以下技术方案实现的：一种地下病害体三维可视化方法，包括如下步骤：

S1：通过三维雷达获取地下病害体数据，并生成雷达波图片；

S2：根据地下病害体的大小，设定步距，将雷达波图片导出水平切片图片组；

S3：对图片组进行预处理，并建立相对坐标系；

S4：识别捕捉图片组中地下病害体切片外轮廓像素点，并绘制外轮廓线曲线；

S5：采用放样方式依次处理相邻两条外轮廓线曲线，加入步距坐标，形成空间三维体；

S6：计算空间三维体体积；

S7：根据钻芯验证地下病害体岩土性状资料，对空间三维体进行渲染，完成地下病害体的三维可视化。

进一步的，所述步骤S1具体包括：通过三维雷达获取地下病害体数据，并将所述地下病害体数据导入condor处理软件中，生成雷达波数据图，并通过condor处理软件将地下病害体的雷达波图片切出。

进一步的，所述步骤S2具体包括：对于一个长度为H的病害体A，设定步距为N，则需要导出(H/N)+1张水平切片图片，组成一个图片组，并根据切出顺序，对每一张水平切片图片进行标记。

进一步的，所述步骤S3具体包括：将图片组放入一个文件夹里，并将该文件夹放入Python搭载OPENCV和Pythonocc数据库的运行环境下，在python环境中建立一个全局坐标系(X，Y，Z)。

进一步的，所述步骤S4具体包括：在相对坐标系下，顺序捕捉第j张图片上的病害体截面的外轮廓像素点坐标

进一步的，在步骤S4之前还包括步骤：创建一个切片空容器，用以存放图片组数据，然后循环遍历图片组，并将遍历的图片进行二值化处理，然后再识别捕捉图片组中地下病害体切片外轮廓像素点。

进一步的，所述步骤S5具体包括：采用放样方式依次处理相邻两条外轮廓线曲线，并加入切片步距Z坐标，形成空间三维体V(X

进一步的，所述步骤S7具体包括：在python环境中，循环遍历所有病害体外轮廓点坐标，创建病害体外轮廓点坐标间的连线，并将每一张图片上的导线闭合成一个区域，创建病害体轮廓面组，对轮廓面组进行放样处理，形成三维模型，并进行可视化操作，完成地下病害体的建模；若存在多个地下病害体，重复步骤S1～S7即可实现。

一种地下病害体三维可视化系统，包括三维雷达数据获取模块、空间三维体生成模块和可视化模块，所述三维雷达数据获取模块用以获取地下病害体数据，并生成雷达波图片；所述空间三维体生成模块用以根据地下病害体的大小，设定步距，将雷达波图片导出水平切片图片组，对图片组进行预处理，并建立相对坐标系，识别捕捉图片组中地下病害体切片外轮廓像素点，并绘制外轮廓线曲线，采用放样方式依次处理相邻两条外轮廓线曲线，加入步距坐标，形成空间三维体，并计算空间三维体体积；所述可视化模块用以根据钻芯验证地下病害体岩土性状资料，对空间三维体进行渲染，完成地下病害体的三维可视化。

本发明的有益效果在于：本发明可用于三维雷达探测所得病害体二维切片基础上建立三维模型，直观展示病害体的三维形态，可计算三维病害体体积，直观显示三维病害体与其他地下病害体或构筑物空间位置关系；直观展现地下病害体三维空间模型，有利于分析地下病害体之间以及病害体与地下构筑物之间的相对位置关系，分析判断病害体的产生原因及发展趋势；利于估算处置材料用量，做好成本估算。

附图说明

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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明流程图；

图2为本发明系统框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1：

参阅图1，一种地下病害体三维可视化方法，包括如下步骤：

S1：通过三维雷达获取地下病害体数据，并生成雷达波图片；

S2：根据地下病害体的大小，设定步距，将雷达波图片导出水平切片图片组；

S3：对图片组进行预处理，并建立相对坐标系；

S4：识别捕捉图片组中地下病害体切片外轮廓像素点，并绘制外轮廓线曲线；

S5：采用放样方式依次处理相邻两条外轮廓线曲线，加入步距坐标，形成空间三维体；

S6：计算空间三维体体积；

S7：根据钻芯验证地下病害体岩土性状资料，对空间三维体进行渲染，完成地下病害体的三维可视化。

在本实施例当中，所述步骤S1具体包括：通过三维雷达获取地下病害体数据，并将所述地下病害体数据导入condor处理软件中，生成雷达波数据图，并通过condor处理软件的切片功能将地下病害体的雷达波图片切出。

在本实施例当中，所述步骤S2具体包括：对于一个长度为H的病害体A，设定步距为N，则需要导出(H/N)+1张水平切片图片，组成一个图片组，并根据切出顺序，对每一张水平切片图片进行标记，例如：A

在本实施例当中，所述步骤S3具体包括：将图片组放入一个文件夹里，并将该文件夹放入Python搭载OPENCV和Pythonocc数据库的运行环境下，在python环境中建立一个全局坐标系(X，Y，Z)。

进一步的，所述步骤S4具体包括：利用BRepOffsetAPI_ThruSections()算法创建一个切片空容器，用于存放图片组数据，然后利用for循环遍历图片组，并cv2.threshold()算法将遍历的图片进行二值化处理，之后利用cv2.findContours()算法获取图片上病害体截面的轮廓线像素点坐标：在Python环境的相对坐标系下，顺序捕捉第j张图片上的病害体截面的外轮廓像素点坐标

进一步的，所述步骤S5具体包括：采用放样方式依次处理相邻两条外轮廓线曲线，并加入切片步距Z坐标，形成空间三维体V(X

在本实施例当中，所述步骤S7具体包括：在python环境中，利用for循环遍历所有病害体外轮廓点坐标，利用BRepBuilderAPI_MakeEdge()算法创建病害体外轮廓点坐标间的连线，利用gp_Pnt()函数将每一张图片上的导线闭合成一个区域，利用generator.AddWire()创建病害体轮廓面组，再利用AIS_Shape()算法对轮廓面组进行放样处理，形成三维模型，利用display.DisplayShape()算法可视化病害体形状，即完成一个病害体的建模；若存在多个地下病害体，重复步骤S1～S7即可实现。

本发明至少具有以下技术效果：

本发明可用于三维雷达探测所得病害体二维切片基础上建立三维模型，直观展示病害体的三维形态，可计算三维病害体体积，直观显示三维病害体与其他地下病害体或构筑物空间位置关系；直观展现地下病害体三维空间模型，有利于分析地下病害体之间以及病害体与地下构筑物之间的相对位置关系，分析判断病害体的产生原因及发展趋势；利于估算处置材料用量，做好成本估算。

需要说明的是，对于前述的实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本申请所必须的。

上述实施例中，描述了本发明的基本原理和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，本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。