CN113223179A - 管道选定线路长度的确定方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种管道选定线路长度的确定方法和装置，该方法包括：获取目标管道的管道截面的点云数据序列；根据所述点云数据序列建立所述目标管道的三维点云模型；根据所述点云数据序列建立所述目标管道的二维平面展开图，并建立所述二维平面展开图的像素点与所述三维点云模型中的扫描点之间的映射关系；获取在所述二维平面展开图内选定线段的像素点信息；根据所述选定线段的像素点信息和所述映射关系得到所述三维点云模型中与所述选定线段对应的选定三维线路的扫描点信息；根据所述选定三维线路的扫描点信息得到所述选定三维线路的长度。本发明在管道三维图中线路的操作简单，选定三维线路长度计算准确。

Description

管道选定线路长度的确定方法和装置

技术领域

本发明涉及管道技术领域，尤其涉及一种管道选定线路长度的确定方法和装置。

背景技术

在管道检测时，通常需要对管道进行三维建模，然后针对管道三维模型中的选定线路(例如裂缝)进行分析。

目前，需要在管道三维图对目标线路进行人工选定，然后计算目标纹路的长度。但是由于管道是弯曲的，管道三维图上的目标线路的线条随三维管道的表面弯曲，因此在管道三维图中的人工目标线路的操作时比较繁琐，且计算目标线路长度的误差较大。

发明内容

本发明提供一种管道选定线路长度的确定方法和装置，用以解决现有技术中在管道三维图中的人工目标线路的操作时比较繁琐，且计算目标线路长度的误差较大的缺陷，实现可以快速选择管道三维图中的选定线路，且对选定线路长度的计算准确。

本发明提供一种管道选定线路长度的确定方法，包括：

获取目标管道的管道截面的点云数据序列；

根据所述点云数据序列建立所述目标管道的三维点云模型；

根据所述点云数据序列建立所述目标管道的二维平面展开图，并建立所述二维平面展开图的像素点与所述三维点云模型中的扫描点之间的映射关系；

获取在所述二维平面展开图内选定线段的像素点信息；根据所述选定线段的像素点信息和所述映射关系得到所述三维点云模型中与所述选定线段对应的选定三维线路的扫描点信息；

根据所述选定三维线路的扫描点信息得到所述选定三维线路的长度。

根据本发明提供的管道选定线路长度的确定方法，获取目标管道的管道截面的点云数据序列，包括：

获取沿所述目标管道延伸方向上多个管道截面的点云数据和与所述多个管道截面的点云数据对应的管道截面位置；

根据管道截面位置对所述多个管道截面的点云数据进行排序，得到所述点云数据序列。

根据本发明提供的管道选定线路长度的确定方法，根据管道截面位置对所述多个管道截面的点云数据进行排序，得到所述点云数据序列，包括：

根据管道截面位置对所述多个管道截面的点云数据进行排序，根据排序结果进行去噪和管道中心校正处理，得到所述点云数据序列。

根据本发明提供的管道选定线路长度的确定方法，根据所述点云数据序列建立所述目标管道的二维平面展开图，包括：

获取所述多个管道截面的点云数据；

以爬行器的爬行距离为横坐标，以所述多个管道截面的点云数据中的扫描点的角度值为纵坐标，根据所述多个管道截面的点云数据建立所述目标管道的二维平面展开图；

其中，所述点云数据序列是通过所述爬行器上安装的激光雷达进行扫描得到的，所述爬行器在所述目标管道中的初始位置作为横坐标轴的原点；

其中，所述多个管道截面的点云数据中的扫描点的角度值根据以下方式得到：

获取所述多个管道截面的点云数据中的目标扫描点；

给定所述目标扫描点所在管道截面的点云数据中的零角度点；

连接所述目标扫描点与所述目标扫描点所在管道截面的中心点得到第一连线，连接所述零角度点与所述中心点得到第二连线，以所述第一连线和所述第二连线之间的角度作为所述目标扫描点的角度值；

获取所述多个管道截面的点云数据中剩余扫描点的角度值。

根据本发明提供的管道选定线路长度的确定方法，根据所述选定直线的像素点信息和所述映射关系得到所述三维点云模型中与所述选定直线对应的选定三维线路的扫描点信息，包括：

根据选定线段起点的像素点信息、选定直线终点的像素点信息和所述映射关系得到在所述三维点云模型中，三维线路起点的三维空间坐标和三维线路终点的三维空间坐标；

根据所述三维线路起点的三维空间坐标和所述三维线路终点的三维空间坐标判断所述选定三维线路是否位于同一个管道截面；

如果判定所述选定三维线路位于同一个管道截面，则获取所述选定三维线路所在管道截面中与所述三维线路匹配的第一扫描点集，将所述第一扫描点集作为所述选定三维线路的扫描点信息。

根据本发明提供的管道选定线路长度的确定方法，获取所述选定三维线路所在管道截面中与所述三维线路匹配的第一扫描点集，包括：

根据所述三维线路起点的三维空间坐标与所述选定三维线路所在管道截面中预设扫描点的三维空间坐标之间的关系，以及所述三维线路终点的三维空间坐标与所述选定三维线路所在管道截面中预设扫描点的角度值之间的关系进行寻点，得到所述第一扫描点集。

根据本发明提供的管道选定线路长度的确定方法，在根据所述三维线路起点的三维空间坐标和所述三维线路终点的三维空间坐标判断所述选定三维线路是否位于同一个管道截面之后，还包括：

如果判定所述选定三维线路不位于同一个管道截面，则根据所述三维线路起点的三维空间坐标和所述三维线路终点的三维空间坐标获取所述多个管道截面与所述三维线路相交的第二扫描点集，将所述第二扫描点集作为所述选定三维线路的扫描点信息。

根据本发明提供的管道选定线路长度的确定方法，根据所述选定三维线路的扫描点信息得到所述选定三维线路的长度，包括：

计算所述选定三维线路的所有相邻扫描点之间的距离；

对所述选定三维线路的所有相邻扫描点之间的距离进行累加，得到所述选定三维线路的长度。

本发明还提供一种管道选定线路长度的确定装置，包括：

点云数据序列获取模块，用于获取目标管道的管道截面的点云数据序列；

三维点云模型建立模块，用于根据所述点云数据序列建立所述目标管道的三维点云模型；

二维平面图建立模块，用于根据所述点云数据序列建立所述目标管道的二维平面展开图，并建立所述二维平面展开图的像素点与所述三维点云模型中的扫描点之间的映射关系；

像素点信息获取模块，用于获取在所述二维平面展开图内选定线段的像素点信息；

扫描点信息获取模块，用于根据所述选定线段的像素点信息和所述映射关系得到所述三维点云模型中与所述选定线段对应的选定三维线路的扫描点信息；

长度确定模块，用于根据所述选定三维线路的扫描点信息得到所述选定三维纹路的长度。

根据本发明提供的管道选定线路长度的确定装置，所述点云数据序列获取模块用于获取沿所述目标管道延伸方向上多个管道截面的点云数据和与所述多个管道截面的点云数据对应的管道截面位置，并根据管道截面位置对所述多个管道截面的点云数据进行排序，得到所述点云数据序列。

根据本发明提供的管道选定线路长度的确定装置，所述点云数据序列获取模块用于根据管道截面位置对所述多个管道截面的点云数据进行排序，并根据排序结果进行去噪和管道中心校正处理，得到所述点云数据序列。

根据本发明提供的管道选定线路长度的确定装置，所述二维平面图建立模块用于获取所述点云数据序列中多个管道截面的点云数据，并以爬行器的爬行距离为横坐标，以多个管道截面的点云数据中的扫描点的角度值为纵坐标，根据所有管道截面的点云数据建立所述目标管道的二维平面展开图；

其中，所述点云数据序列是通过所述爬行器上安装的激光雷达进行扫描得到的，所述爬行器在所述目标管道中的初始位置作为横坐标轴的原点；

其中，所述二维平面图建立模块还用于获取多个管道截面的点云数据中的目标扫描点，并给定所述目标点所在管道截面的点云数据中的零角度点；所述二维平面图建立模块还用于连接所述目标扫描点与所述目标扫描点所在管道截面的中心点得到第一连线，并连接所述零角度点与所述中心点得到第二连线，以所述第一连线和所述第二连线之间的角度作为所述目标扫描点的角度值；所述二维平面图建立模块还用于获取多个管道截面的点云数据中剩余扫描点的角度值。

根据本发明提供的管道选定线路长度的确定装置，所述扫描点信息获取模块用于根据选定线段起点的像素点信息、选定直线终点的像素点信息和所述映射关系得到在所述三维点云模型中，三维线路起点的三维空间坐标和三维线路终点的三维空间坐标；所述扫描点信息获取模块还用于根据所述三维线路起点的三维空间坐标和所述三维线路终点的三维空间坐标判断所述选定三维线路是否位于同一个管道截面；所述扫描点信息获取模块还用于如果判定所述选定三维线路位于同一个管道截面，则获取所述选定三维线路所在管道截面中与所述三维线路匹配的第一扫描点集，将所述第一扫描点集作为所述选定三维线路的扫描点信息。

根据本发明提供的管道选定线路长度的确定装置，所述扫描点信息获取模块用于根据所述三维线路起点的三维空间坐标与所述选定三维线路所在管道截面中预设扫描点的三维空间坐标之间的关系，以及所述三维线路终点的三维空间坐标与所述选定三维线路所在管道截面中预设扫描点的角度值之间的关系进行寻点，得到所述第一扫描点集。

根据本发明提供的管道选定线路长度的确定装置，所述扫描点信息获取模块用于如果判定所述选定三维线路不位于同一个管道截面，则根据所述三维线路起点的三维空间坐标和所述三维线路终点的三维空间坐标获取所述多个管道截面与所述三维线路相交的第二扫描点集，将所述第二扫描点集作为所述选定三维线路的扫描点信息。

根据本发明提供的管道选定线路长度的确定装置，所述长度确定模块用于计算所述选定三维线路的所有相邻扫描点之间的距离，并对所述选定三维线路的所有相邻扫描点之间的距离进行累加，得到所述选定三维线路的长度。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述管道选定线路长度的确定方法的步骤。

本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述管道选定线路长度的确定方法的步骤。

本发明提供的管道选定线路长度的确定方法和装置，使用载有激光雷达的爬行器在目标管道(如城市排水管道)中爬行时进行扫描，可以得到目标管道的管道截面的点云数据序列，根据点云数据序列分别建立目标管道的三维点云模型和二维平面展开图，并建立二维平面展开图的像素点与三维点云模型中的扫描点之间的映射关系。当用户在二维平面展开图中选定线段后，可以通过二维到三维的转换得到对应该选定线段的选定三维线路，通过选定三维结构所包括的扫描点可以计算选定三维线路的长度。本发明具有选定在管道三维图中线路的操作简单，选定三维线路长度计算准确的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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获得其他的附图。

图1是本发明提供的管道选定线路长度的确定方法的流程示意图；

图2是本发明一个示例中三维点云模型的示意图；

图3是本发明一个示例中在一个管道截面的点云数据的示意图；

图4是与图3对应的二维平面展开图中一个管道截面的示意图；

图5是本发明一个示例中的二维平面展开图；

图6是本发明一个示例在二维平面展开图中包括选定直线的示意图；

图7是本发明一个示例在三维点云模型里形成选定三维线路的示意图；

图8是本发明提供的管道选定结构特征参数的确定装置的结构框图；

图9是本发明一个示例中电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应理解，说明书通篇中提到的“实施例”或“一个实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“实施例中”或“在一个实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”和“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图描述本发明的管道选定线路长度的确定方法。

图1是本发明提供的管道选定结构特征参数的确定方法的流程示意图。如图1所示，本发明提供的管道选定结构特征参数的确定方法，包括：

S1：获取目标管道的管道截面的点云数据序列。

具体地，使用载有激光雷达的爬行器在目标管道(如城市排水管道)中爬行时进行扫描，可以得到目标管道的管道截面点云数据序列。

在本发明的一个实施例中，步骤S1包括：

S101：获取沿目标管道延伸方向上多个管道截面的点云数据和与多个管道截面的点云数据对应的管道截面位置。

具体地，使用载有激光雷达的爬行器在目标管道中爬行时进行扫描，可以得到目标管道的所有管道截面的点云数据，以及所有截面的点云数据所对应的截面位置。

在本发明的一个示例中，目标管道中的某段管道为东西方向设置，定义该段管道的东侧起点的管道中心点位置为A，西侧终点的管道中心点位置为N。当使用爬行器上的激光雷达对该段管道进行扫描时，可以得到每个管道截面的点云数据，以及每个管道截面的点云数据对应的管道截面位置。

S102：根据管道截面位置对多个管道截面的点云数据进行排序，得到点云数据序列。

接着步骤S101的示例，根据每个管道截面的点云数据对应的管道截面位置对多个管道截面的点云数据进行排序，从而可以得到点云数据序列。

在本发明的一个实施例中，步骤S102包括：根据管道截面位置对多个管道截面的点云数据进行排序，并根据排序结果进行去噪和管道中心校正处理，得到点云数据序列。

具体地，对所有点云数据对应的管道内壁位置信息进行排序，并按照排序后的所有管道内壁位置信息的顺序，根据所有点云数据，构建初始点云数据序列。采用CCTV爬行器在管道中爬行，采集管道内壁位置信息，当CCTV爬行器在圆形管道中爬行时，每到一个爬行位置，可以利用CCTV爬行器自带的功能获取到电缆盘距离值，一个爬行位置对应一个管道内壁位置信息；同时在某一个爬行位置处，利用激光雷达扫描管道截面可以采集当前爬行位置处的管道截面的激光雷达点云数据，该激光雷达点云数据即描述了当前爬行位置处的管道截面轮廓，每个爬行位置处均是如此，因此相当于采集了每个管道内壁位置信息一一对应的激光雷达点云数据；再对所有管道内壁位置信息进行排序，可以是按照管道内壁位置信息从小到大的顺序，并按照排序的顺序，依据所有初始点云数据(如初始采集的激光雷达点云数据)构建出目标点云数据序列；该数据采集方法简单，与传统的管道序列帧数据相比，为三维的数据源，更符合地下管道的实际情况，更有助于构建管道三维模型。

对初始点云数据序列进行去噪处理，得到中间点云数据序列。详细而言，在初始点云数据序列的所有点云数据中任选一个横截面的点云数据，采用最小二乘法，对选取的点云数据进行拟合圆，得到选取的点云数据所对应的横截面的原始截面圆心和截面半径。别计算选取的点云数据中每个轮廓点与对应的横截面的原始截面圆心之间的轮廓距离，根据所有轮廓距离得到轮廓距离集合。任选轮廓距离集合中的一个轮廓距离，若选取的轮廓距离大于选取的点云数据所对应的横截面的截面半径，则将选取的轮廓距离所对应的轮廓点视为噪点。遍历轮廓距离集合中的所有轮廓距离，查找出选取的点云数据中的所有噪点，并去除所有噪点，得到选取的横截面的点云数据对应的去噪点云数据。遍历初始点云数据序列中每一个横截面的点云数据，得到每一个横截面的去噪点云数据；并按照排序后的所有管道内壁位置信息的顺序，根据所有去噪点云数据得到中间点云数据序列。本实施例的去噪方法，能高效准确地筛选出初始点云数据中的噪点，有效提高描述管道的数据准确性。

对中间点云数据序列进行管道中心校正处理，得到目标点云数据序列。详细而言，遍历中间点云数据序列中每一个横截面的去噪点云数据，采用最小二乘法，分别对每个去噪点云数据进行拟合圆，得到每一个横截面一一对应的去噪截面圆心。以第一个横截面为基准截面，以第一个横截面的去噪截面圆心为基准中心，以第一个横截面对应的去噪点云数据为基准点云数据，按照排序后的所有管道内壁位置信息的顺序，分别计算在基准中心之后的每一个去噪截面圆心与基准中心之间的管心偏移距离，并根据所有管心偏移距离得到管心偏移距离集合。任选管心偏移距离集合中的一个管心偏移距离，判断选取的管心偏移距离是否大于第一预设阈值，如果大于第一预设阈值，则根据选取的管心偏移距离，计算得到选取的管心偏移距离对应的横截面与基准截面之间的偏移量；按照偏移量将选取的管心偏移距离对应的横截面的去噪点云数据向基准点云数据调整以进行整体校正，得到选取的管心偏移距离对应的去噪点云数据所对应的校正点云数据。遍历管心偏移距离集合中的每个管心偏移距离得到每个管心偏心距离对应的横截面所一一对应的校正点云数据。将基准点云数据和所有校正点云数据均作为处理点云数据，按照排序后的所有管道内壁位置信息的顺序，根据所有处理点云数据得到目标点云数据序列。

S2：根据点云数据序列建立目标管道的三维点云模型。

图2是本发明一个示例中三维点云模型的示意图。如图2所示，A为目标管道的第一个管道截面，N为目标管道的最后一个管道截面，每个管道截面具有相应的点云数据。以爬行器的初始位置作为三维坐标系的原点，经过管道中心点的水平方向作为X坐标，经过管道中心点的竖直方向作为Y坐标，将爬行器的爬行距离作为Z坐标，根据点云数据序列构建出目标管道的三维点云模型。

S3：根据点云数据序列建立目标管道的二维平面展开图，并建立二维平面展开图的像素点与三维点云模型中的扫描点之间的映射关系。

在本发明的一个实施例中，步骤S3包括：

S301：获取点云数据序列中多个管道截面的点云数据。

S302：以爬行器的爬行距离为横坐标，以多个管道截面的点云数据中的扫描点的角度值为纵坐标，根据多个管道截面的点云数据建立目标管道的二维平面展开图。

其中，多个管道截面的点云数据中的扫描点的角度值根据以下方式得到：

获取多个管道截面的点云数据中的目标扫描点。

给定目标扫描点所在管道截面的点云数据中的零角度点。

连接目标扫描点与目标扫描点所在管道截面的中心点得到第一连线，连接零角度点与中心点得到第二连线，以第一连线和第二连线之间的角度作为目标扫描点的角度值。

获取所有管道截面的点云数据中剩余扫描点的角度值。

图3是本发明一个示例中在一个管道截面的点云数据的示意图。如图3所示，在这个管道截面中，目标扫描点为A0、Ai、An，或圆上的其他扫描点。在本示例中，定义A0为零角度点。当目标扫描点为Ai时，连接Ai与中心点(即圆心)的连线，并且连接A0与中心点的连线，可以得知Ai的角度为180度。当目标扫描点为An时，An的角度可以为359度。

图4是与图3对应的二维平面展开图中一个管道截面的示意图，图5是本发明一个示例中的二维平面展开图。由图3所示的管道截面的点云数据可以在二维平面展开图一条虚线，由所有管道截面的点云数据可以得到如图5所示的二维平面展开图。

S4：获取在二维平面展开图内选定线段的像素点信息。其中，选定线段可以使目标管道的裂缝，或者包括目标管道的裂缝。

图6是本发明一个示例在二维平面展开图中包括选定直线的示意图。如图6所示，用户在二维平面展开图上绘制选定线段之后，通过对选定线段的图像进行处理，可以得到选定线段的像素点信息。

S5：根据选定线段的像素点信息和映射关系得到三维点云模型中与选定线段对应的选定三维线路的扫描点信息。

在本发明的一个实施例中，步骤S5包括：

S501：根据选定线段起点的像素点信息、选定直线终点的像素点信息和映射关系得到在三维点云模型中，三维线路起点的三维空间坐标和三维线路终点的三维空间坐标。

S502：根据三维线路起点的三维空间坐标和三维线路终点的三维空间坐标判断选定三维线路是否位于同一个管道截面。

S503：如果判定选定三维线路位于同一个管道截面，则获取选定三维线路所在管道截面中与三维线路匹配的第一扫描点集，将第一扫描点集作为选定三维线路的扫描点信息。

在本实施例中，根据三维线路起点的三维空间坐标与选定三维线路所在管道截面中预设扫描点的三维空间坐标之间的关系，以及三维线路终点的三维空间坐标与选定三维线路所在管道截面中预设扫描点的角度值之间的关系进行寻点，得到第一扫描点集。详细而言，如果选定三维线路的起点和选定三维线路的终点的点索引值和90度方向的扫描点进行比较，根据比较结果判断选定三维线路的起点和终点是否均位于所在管道截面的点云数据中的0度至90度之间，或者选定三维线路是否有部分的位于0度至90度之间，或者选定三维线路完全未落入0度至90度之间。如果选定三维线路全部位于所在管道截面的点云数据中90度至360度之间，则根据选定三维线路的像素点的角度值获取所有相匹配的扫描点，形成第一点集；如果选定三维线路的一部分所在管道截面的点云数据中90度至360度之间，剩余部分位于0度至90度之间，则现在0度至90度寻找匹配的扫描点，再从90度至360度之间寻找相同的匹配点，最终形成第一点集。

在本发明的一个实施例中，在步骤S502之后，还包括：

如果判定选定三维线路不位于同一个管道截面，则根据三维线路起点的三维空间坐标和三维线路终点的三维空间坐标获取多个管道截面与三维线路相交的第二扫描点集，将第二扫描点集作为选定三维线路的扫描点信息。

图7是本发明一个示例在三维点云模型里形成选定三维线路的示意图。如图7所示，当选定三维线路不位于同一个管道截面时，则在二维平面展开图中对选定直线与目标管道的点云数据对应的虚线进行求交，根据所有交点的像素点对应的扫描点形成第二扫描点集。第二扫描点集中包括了xy与所有管道截面的交点。

S6：根据选定三维线路的扫描点信息得到选定三维线路的长度。详细而言，计算选定三维线路的所有相邻扫描点之间的距离；对选定三维线路的所有相邻扫描点之间的距离进行累加，得到选定三维线路的长度。

请参考图7，在本发明的一个示例中，计算第二扫描点集中所有相邻的扫描点之间的距离，相邻扫描点之间连接后形成一个单元线段，计算所有单元线段的距离后，进行累加得到选定三维线路的长度。

下面对本发明提供的管道选定线路长度的确定装置进行描述，下文描述的管道选定线路长度的确定装置与上文描述的管道选定线路长度的确定方法可相互对应参照。

图8是本发明提供的管道选定结构特征参数的确定装置的结构框图。如图8所示，本发明提供的管道选定结构特征参数的确定装置，包括：点云数据序列获取模块810、三维点云模型建立模块820、二维平面图建立模块830、像素点信息获取模块840、扫描点信息获取模块850和长度确定模块860。

其中，点云数据序列获取模块810用于获取目标管道的管道截面的点云数据序列。三维点云模型建立模块820用于根据点云数据序列建立目标管道的三维点云模型。二维平面图建立模块830用于根据点云数据序列建立目标管道的二维平面展开图，并建立二维平面展开图的像素点与三维点云模型中的扫描点之间的映射关系。像素点信息获取模块840用于获取在二维平面展开图内选定线段的像素点信息。扫描点信息获取模块850用于根据选定线段的像素点信息和映射关系得到三维点云模型中与选定线段对应的选定三维线路的扫描点信息。长度确定模块860用于根据选定三维线路的扫描点信息得到选定三维纹路的长度。

在本发明的一个实施例中，点云数据获取模块810用于获取沿目标管道延伸方向上多个管道截面的点云数据和与多个管道截面的点云数据对应的管道截面位置，并根据管道截面位置对多个管道截面的点云数据进行排序，得到点云数据序列。

在本发明的一个实施例中，点云数据获取模块810用于根据管道截面位置对多个管道截面的点云数据进行排序，并根据排序结果进行去噪和管道中心校正处理，得到点云数据序列。

在本发明的一个实施例中，二维平面图建立模块830用于获取点云数据序列中多个管道截面的点云数据，并以爬行器的爬行距离为横坐标，以多个管道截面的点云数据中的扫描点的角度值为纵坐标，根据所有管道截面的点云数据建立目标管道的二维平面展开图。

其中，点云数据序列是通过爬行器上安装的激光雷达进行扫描得到的，爬行器在目标管道中的初始位置作为横坐标轴的原点。

其中，二维平面图建立模块830还用于获取多个管道截面的点云数据中的目标扫描点，并给定目标点所在管道截面的点云数据中的零角度点。二维平面图建立模块830还用于连接目标扫描点与目标扫描点所在管道截面的中心点得到第一连线，并连接零角度点与中心点得到第二连线，以第一连线和第二连线之间的角度作为目标扫描点的角度值。二维平面图建立模块830还用于获取多个管道截面的点云数据中剩余扫描点的角度值。

在本发明的一个实施例中，扫描点信息获取模块850用于根据选定线段起点的像素点信息、选定直线终点的像素点信息和映射关系得到在三维点云模型中，三维线路起点的三维空间坐标和三维线路终点的三维空间坐标。扫描点信息获取模块850还用于根据三维线路起点的三维空间坐标和三维线路终点的三维空间坐标判断选定三维线路是否位于同一个管道截面。扫描点信息获取模块850还用于如果判定选定三维线路位于同一个管道截面，则获取选定三维线路所在管道截面中与三维线路匹配的第一扫描点集，将第一扫描点集作为选定三维线路的扫描点信息。

在本发明的一个实施例中，扫描点信息获取模块850用于根据三维线路起点的三维空间坐标与选定三维线路所在管道截面中预设扫描点的三维空间坐标之间的关系，以及三维线路终点的三维空间坐标与选定三维线路所在管道截面中预设扫描点的角度值之间的关系进行寻点，得到第一扫描点集。

在本发明的一个实施例中，扫描点信息获取模块850用于如果判定选定三维线路不位于同一个管道截面，则根据三维线路起点的三维空间坐标和三维线路终点的三维空间坐标获取多个管道截面与三维线路相交的第二扫描点集，将第二扫描点集作为选定三维线路的扫描点信息。

在本发明的一个实施例中，长度确定模块860用于计算所述选定三维线路的所有相邻扫描点之间的距离，并对所述选定三维线路的所有相邻扫描点之间的距离进行累加，得到所述选定三维线路的长度。

需要说明的是，本发明实施例的管道选定线路长度的确定装置的具体实施方式与本发明实施例的管道选定线路长度的确定方法的具体实施方式类似，具体参见管道选定线路长度的确定方法部分的描述，为了减少冗余，不做赘述。

另外，本发明实施例的管道选定线路长度的确定装置的其它构成以及作用对于本领域的技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，不做赘述。

图9是本发明一个示例中电子设备的结构示意图。如图9所示，该电子设备可以包括：处理器910、通信接口920、存储器930和通信总线940，其中，处理器910，通信接口920，存储器930通过通信总线940完成相互间的通信。处理器910可以调用存储器930中的逻辑指令，以执行管道选定线路长度的确定方法，该方法包括：获取目标管道的管道截面的点云数据序列；根据所述点云数据序列建立所述目标管道的三维点云模型；根据所述点云数据序列建立所述目标管道的二维平面展开图，并建立所述二维平面展开图的像素点与所述三维点云模型中的扫描点之间的映射关系；获取在所述二维平面展开图内选定线段的像素点信息；根据所述选定线段的像素点信息和所述映射关系得到所述三维点云模型中与所述选定线段对应的选定三维线路的扫描点信息；根据所述选定三维线路的扫描点信息得到所述选定三维线路的长度。

在本发明实施例中，处理器可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器可以是通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。处理器读取存储介质中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

此外，上述的存储器930中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各提供的管道选定线路长度的确定方法，该方法包括：获取目标管道的管道截面的点云数据序列；根据所述点云数据序列建立所述目标管道的三维点云模型；根据所述点云数据序列建立所述目标管道的二维平面展开图，并建立所述二维平面展开图的像素点与所述三维点云模型中的扫描点之间的映射关系；获取在所述二维平面展开图内选定线段的像素点信息；根据所述选定线段的像素点信息和所述映射关系得到所述三维点云模型中与所述选定线段对应的选定三维线路的扫描点信息；根据所述选定三维线路的扫描点信息得到所述选定三维线路的长度。

存储介质可以是存储器，例如可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。

其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM，简称PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，简称EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM，简称EEPROM)或闪存。

易失性存储器可以是随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(Static RAM，简称SRAM)、动态随机存取存储器(Dynamic RAM，简称DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM，简称SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double Data Rate SDRAM，简称DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(EnhancedSDRAM，简称ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(Synch Link DRAM，简称SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(Direct Rambus RAM，简称DRRAM)。

本发明实施例描述的存储介质旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本发明所描述的功能可以用硬件与软件组合来实现。当应用软件时，可以将相应功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种管道选定线路长度的确定方法，其特征在于，包括：

获取目标管道的管道截面的点云数据序列；

根据所述点云数据序列建立所述目标管道的三维点云模型；

根据所述点云数据序列建立所述目标管道的二维平面展开图，并建立所述二维平面展开图的像素点与所述三维点云模型中的扫描点之间的映射关系；

获取在所述二维平面展开图内选定线段的像素点信息；

根据所述选定线段的像素点信息和所述映射关系得到所述三维点云模型中与所述选定线段对应的选定三维线路的扫描点信息；

根据所述选定三维线路的扫描点信息得到所述选定三维线路的长度。

2.根据权利要求1所述的管道选定线路长度的确定方法，其特征在于，获取目标管道的管道截面的点云数据序列，包括：

获取沿所述目标管道延伸方向上多个管道截面的点云数据和与所述多个管道截面的点云数据对应的管道截面位置；

根据管道截面位置对所述多个管道截面的点云数据进行排序，得到所述点云数据序列。

3.根据权利要求2所述的管道选定线路长度的确定方法，其特征在于，根据管道截面位置对所述多个管道截面的点云数据进行排序，得到所述点云数据序列，包括：

根据管道截面位置对所述多个管道截面的点云数据进行排序，并根据排序结果进行去噪和管道中心校正处理，得到所述点云数据序列。

4.根据权利要求2或3所述的管道选定线路长度的确定方法，其特征在于，根据所述点云数据序列建立所述目标管道的二维平面展开图，包括：

获取所述多个管道截面的点云数据；

以爬行器的爬行距离为横坐标，以所述多个管道截面的点云数据中的扫描点的角度值为纵坐标，根据所述多个管道截面的点云数据建立所述目标管道的二维平面展开图；

其中，所述点云数据序列是通过所述爬行器上安装的激光雷达进行扫描得到的，所述爬行器在所述目标管道中的初始位置作为横坐标轴的原点；

其中，所述多个管道截面的点云数据中的扫描点的角度值根据以下方式得到：

获取所述多个管道截面的点云数据中的目标扫描点；

给定所述目标扫描点所在管道截面的点云数据中的零角度点；

连接所述目标扫描点与所述目标扫描点所在管道截面的中心点得到第一连线，连接所述零角度点与所述中心点得到第二连线，以所述第一连线和所述第二连线之间的角度作为所述目标扫描点的角度值；

获取所述多个管道截面的点云数据中剩余扫描点的角度值。

5.根据权利要求4所述的管道选定线路长度的确定方法，其特征在于，根据所述选定直线的像素点信息和所述映射关系得到所述三维点云模型中与所述选定直线对应的选定三维线路的扫描点信息，包括：

根据选定线段起点的像素点信息、选定直线终点的像素点信息和所述映射关系得到在所述三维点云模型中，三维线路起点的三维空间坐标和三维线路终点的三维空间坐标；

根据所述三维线路起点的三维空间坐标和所述三维线路终点的三维空间坐标判断所述选定三维线路是否位于同一个管道截面；

如果判定所述选定三维线路位于同一个管道截面，则获取所述选定三维线路所在管道截面中与所述三维线路匹配的第一扫描点集，将所述第一扫描点集作为所述选定三维线路的扫描点信息。

6.根据权利要求5所述的管道选定线路长度的确定方法，其特征在于，获取所述选定三维线路所在管道截面中与所述三维线路匹配的第一扫描点集，包括：

根据所述三维线路起点的三维空间坐标与所述选定三维线路所在管道截面中预设扫描点的三维空间坐标之间的关系，以及所述三维线路终点的三维空间坐标与所述选定三维线路所在管道截面中预设扫描点的角度值之间的关系进行寻点，得到所述第一扫描点集。

7.根据权利要求5所述的管道选定线路长度的确定方法，其特征在于，在根据所述三维线路起点的三维空间坐标和所述三维线路终点的三维空间坐标判断所述选定三维线路是否位于同一个管道截面之后，还包括：

如果判定所述选定三维线路不位于同一个管道截面，则根据所述三维线路起点的三维空间坐标和所述三维线路终点的三维空间坐标获取所述多个管道截面与所述三维线路相交的第二扫描点集，将所述第二扫描点集作为所述选定三维线路的扫描点信息。

8.一种管道选定线路长度的确定装置，其特征在于，包括：

点云数据序列获取模块，用于获取目标管道的管道截面的点云数据序列；

三维点云模型建立模块，用于根据所述点云数据序列建立所述目标管道的三维点云模型；

二维平面图建立模块，用于根据所述点云数据序列建立所述目标管道的二维平面展开图，并建立所述二维平面展开图的像素点与所述三维点云模型中的扫描点之间的映射关系；

像素点信息获取模块，用于获取在所述二维平面展开图内选定线段的像素点信息；

扫描点信息获取模块，用于根据所述选定线段的像素点信息和所述映射关系得到所述三维点云模型中与所述选定线段对应的选定三维线路的扫描点信息；

长度确定模块，用于根据所述选定三维线路的扫描点信息得到所述选定三维纹路的长度。

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述管道选定线路长度的确定方法的步骤。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述管道选定线路长度的确定方法的步骤。

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