申请/专利权人：中交第二公路勘察设计研究院有限公司

申请日：2023-05-06

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN116543129B

主分类号：G06T17/20

分类号：G06T17/20;G06T17/05;G06T1/20;G01S7/48

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2023.08.22#实质审查的生效;2023.08.04#公开

摘要：本发明公开了一种基于激光点云的公路横断面地面线并行生成算法，其步骤是：步骤1、数据预处理：包括断面中桩文件读取与断面生成、断面关联激光点云分块计算；步骤2、公路断面激光点云切片并行生成：通过Grid‑Stride循环实现激光点云无限制处理，采用宽度优先的多流技术实现激光点云数据的分段处理；步骤3、基于三角网插值的公路断面地面线生成：对每个断面对应的激光点云，选取地面点构建Delauney三角网，按等距离法确定待插值平面位置，定位其所在三角形，并利用线性插值算法计算其高程坐标，实现公路断面地面线生成。本发明算法不受激光点云和断面数量限制，相比传统方法，效率提升10倍以上，具有显著的工程应用价值。

主权项：1.一种基于激光点云的公路横断面地面线并行生成方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、数据预处理：包括断面中桩文件读取与断面生成、断面关联激光点云分块计算；步骤2、公路断面激光点云切片并行生成：通过Grid-Stride循环实现激光点云无限制处理，采用宽度优先的多流技术实现激光点云数据的分段处理；所述步骤2的实现具体包括：步骤2.1、从关联激光点云文件列表中读取一个las激光点云文件，获取该las文件中激光点的个数、激光点坐标平移缩放参数x_offset，x_scale，y_offset，y_scale，在CPU上分配内存存储las文件中激光点的整型数据坐标，用ptCoord_cpu表示；其中，x_offset，x_scale分别表示激光点平面X坐标的偏移参数和缩放参数，y_offset，y_scale分别表示激光点平面Y坐标的的偏移参数和缩放参数；步骤2.2、将激光点按设定大小进行分段，假设流的数量为m，m个流分别用符号stream_0，stream_1，…，stream_m表示，每个流处理一段激光点，则可以同时处理m段点云数据；使用cudaMalloc分配GPU内存，变量section_dev表示GPU存储的断面信息列表，coord_stream0，coord_stream1，…，coord_streamm表示每个流对应分段激光点的整型坐标，para_stream0，para_stream1，…，para_streamm表示每个流对应分段激光点坐标的平移缩放参数；利用cudaMemcopyAsync函数，将m段点云数据、断面信息列表数据按照宽度优先方式将其拷贝到GPU设备内存中，分配GPU内存result_dev，大小为ptCount*sizeofint，其中ptCount为激光点数量，保存输出结果，记录每个激光点归属的断面编号；步骤2.3、执行断面激光点切片核函数，核函数中block数量设置为GPU设备流处理器SM数量的2倍，block中线程thread数量设置为512个，线程编号j计算式如下：j＝threadIdx.x+blockIdx.x*blockDim.x5其中，blockIdx.x表示线程所在线程块的编号，threadIdx.x表示线程在线程块内的编号，blockDim.x表示线程块在x方向的维度；步骤2.4、每个线程对应一个激光点，利用传递到GPU内存中的para_stream0和coord_stream0，计算激光点的真实平面坐标x，y： 其中，j为线程编号，coord_stream0按照x，y，z坐标顺序存储激光点的整型坐标，para_stream0按照x_offset，x_scale，y_offset，y_scale的顺序存储激光点坐标平移缩放参数，coord_stream0[j*3]表示第j个激光点对应的x整型坐标，coord_stream0[j*3+1]表示第j个激光点的y整型坐标；利用section_dev获取断面信息，计算该激光点到所有断面的垂直距离，如果垂直距离小于指定的阈值并且在断面范围之内，将该断面编号赋予result_dev[j]，线程编号j对应激光点，记录每个激光点对应的断面编号；步骤2.5、执行完步骤2.4后，将线程编号j加上Grid_Stride步长，当更新后的线程编号小于激光点数量ptCount时，循环执行步骤2.4，实现激光点无限制处理；步骤2.6、将result_dev中的数据从GPU复制到CPU内存，假设存储变量为result_cpu，则根据result_cpu中存储的每个激光点对应的断面编号，将该激光点归属到断面激光点列表中；步骤2.7、对关联激光点云文件列表中的每一个las激光点云文件执行步骤2.1～步骤2.6，至此完成公路断面激光点云切片并行生成；步骤3、基于三角网插值的公路断面地面线生成：对每个断面对应的激光点云，选取地面点构建Delauney三角网，按等距离法确定待插值平面位置，定位其所在三角形，并利用线性插值算法计算其高程坐标，实现公路断面地面线生成。

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