1.一种隧道围岩三维点云数据降噪方法,其特征在于,包括以下步骤:1)获取隧道围岩的初始点云,计算所述初始点云中每个点到邻近点的平均距离,基于所述平均距离对初始点云进行去噪,获得去噪点云,其中,所述去噪具体为:将平均距离在设定范围之外的点作为噪点剔除;2)对所述去噪点云进行聚类分簇,获取每个簇的点数,以点数最大的簇作为掌子面主面,剔除其他簇,基于点数最大的簇获得最大点云块;3)提取所述最大点云块的边缘点集,计算所述边缘点集所在平面的法向量,获取该法向量与XOZ平面法向量的夹角,将最大点云块按照所述夹角进行旋转;4)将当前的最大点云块投影至XOZ平面,获取在XOZ平面内的凸包点云;5)将凸包点云按设定比例缩小,获得最终点云。
2.根据权利要求1所述的隧道围岩三维点云数据降噪方法,其特征在于,采用多目摄影技术或三维激光扫描技术获取所述隧道围岩的初始点云。
3.根据权利要求1所述的隧道围岩三维点云数据降噪方法,其特征在于,所述设定范围基于初始点云中所有点的平均距离获得,所述设定范围为(E 0 -xσ 0 ,E 0 +xσ 0 ),其中,E 0 、σ 0 分别为所有平均距离的期望和方差,x为偏移系数。
4.根据权利要求1所述的隧道围岩三维点云数据降噪方法,其特征在于,基于欧式距离生长算法实现所述聚类分簇。
5.根据权利要求4所述的隧道围岩三维点云数据降噪方法,其特征在于,所述聚类分簇的过程具体包括:201)将所述去噪点云中的所有点标记为未分类状态,记为点集α;202)从点集α中任取一点P i ,放入空点集Ω中,标记为已分类;203)判断点P i 在生长距离r内是否有邻近点,若存在邻近点,则将该邻近点放入待分类点集γ,进入步骤204),否则进入步骤205);204)从待分类点集γ中任取一点Q j 放入点集Ω中,标记为已分类,重复步骤203);205)将点集Ω中的点作为一簇,判断该簇中的点数是否大于簇最小尺寸S,若是,则保留该簇,若否,则将该簇放弃;206)返回步骤203),直至不存在未分类状态的点。
6.根据权利要求5所述的隧道围岩三维点云数据降噪方法,其特征在于,所述生长距离r的值依据所采集的隧道开挖部位确定。
7.根据权利要求1所述的隧道围岩三维点云数据降噪方法,其特征在于,所述边缘点集通过以下步骤获得:301)取最大点云块中的任一点N i ,对其邻域R内所有点向其切平面进行投影;302)以N i 为一个端点,分别与投影后的近邻点进行连接组成向量,按照逆时针或顺时针顺序计算相邻两个向量之间形成的夹角并组成集合Λ;303)获取所有夹角中的最大角Λ max =max(Λ),将所述最大角大于或等于角度阈值ξ对应的点加入边缘点集。
8.根据权利要求1所述的隧道围岩三维点云数据降噪方法,其特征在于,采用最小二乘法,计算边缘点集所在平面的所述法向量。
9.根据权利要求1所述的隧道围岩三维点云数据降噪方法,其特征在于,所述将凸包点云按设定比例缩小具体为:设定比例系数fSc,将凸包点云向中心缩小所述比例系数fSc。
10.根据权利要求9所述的隧道围岩三维点云数据降噪方法,其特征在于,所述比例系数fSc依据所采集的隧道开挖部位确定。