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龙图腾网获悉中国科学院大学申请的专利一种针对隧道形变钢拱架的非刚性配准方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN117197205B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-12发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202311206961.3，技术领域涉及：G06T7/33；该发明授权一种针对隧道形变钢拱架的非刚性配准方法是由肖俊;张沁;刘鲁鹏;王云标;于东伯设计研发完成，并于2023-09-19向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种针对隧道形变钢拱架的非刚性配准方法在说明书摘要公布了：本发明提供一种针对隧道形变钢拱架的非刚性配准方法，属于点云处理技术与隧道工程的交叉领域，所述非刚性配准方法主要包含3个阶段：1点云预处理；2钢拱架空间走势特征曲线提取；3基于空间曲线的点云非刚性配准。首先根据近邻点极径分布规律，利用迭代法依次实现原始扫描点云中岩壁部分与非岩壁部分、钢拱架部分与噪声的分离；然后分别对钢拱架设计模型与点云预处理后得到的钢拱架点云进行空间走势特征曲线的提取；最后基于特征曲线，对设计模型与钢拱架点云进行非刚性配准，实现对隧道内钢拱架的恢复。本发明针对隧道内受力扭曲形变钢拱架，可实现高效、准确的钢拱架恢复，为实现智能设备对隧道岩壁支撑物的信息感知提供技术支撑，为实现自动化湿喷作业提供参数依据。

本发明授权一种针对隧道形变钢拱架的非刚性配准方法在权利要求书中公布了：1.一种针对隧道形变钢拱架的点云预处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： 步骤1、点云预处理：对原始扫描点云中的岩壁与非岩壁、以及钢拱架与噪声部分的分离； 步骤2、设计模型的曲线提取：忽略钢拱架设计模型的局部特征仅保留其总体走势，提取并构造钢拱架设计模型的空间走势特征曲线，以近似描述钢拱架设计模型； 步骤3、钢拱架点云的曲线提取：忽略钢拱架点云的局部特征仅保留其总体走势，提取并构造钢拱架点云的空间走势特征曲线，以近似描述钢拱架点云； 步骤4、基于空间曲线的点云配准：通过匹配步骤2及步骤3输出的空间走势特征曲线，进一步实现钢拱架设计模型与钢拱架点云的非刚性配准； 所述步骤1进一步包括以下步骤： 步骤1.1、坐标变换及坐标系转换：对所述原始扫描点云依次进行坐标平移、坐标旋转及坐标系变换，得到坐标系转换后的扫描点云； 步骤1.2、爆破点云去噪：将步骤1.1输出的点云分割为真实岩壁与钢拱架噪声两部分； 步骤1.3、钢拱架点云去噪：将步骤1.2输出的钢拱架噪声点云分割为钢拱架与噪声两部分； 所述步骤1.2进一步包括以下步骤： 首先构建假想岩壁点云：将步骤1.1输出的点云的每个点，根据其近邻点信息，通过近邻点加权计算当前点对应的假想岩壁极径，具体而言， ， 其中为近邻点数，为点与其近邻点的权重，具体而言， ， 其中等号右边乘式的第一部取决于点与其近邻点在垂直于方向的平面上的投影的欧式距离，第二部分取决于点与其近邻点在极径方向上的差值； 其次计算极径变化量：对步骤1.1输出的点云的每个点计算所述假想岩壁极径与所述极径r值的极径差值； 最后迭代去除非岩壁点云：采用迭代法，将步骤1.1输出的点云依据所述极径变化量的数值大小进行迭代去噪； 所述步骤1.3进一步包括以下步骤： 首先对点云进行映射：将步骤1.2输出的点云从柱坐标系映射到三维直角坐标系下的二维平面中； 然后对点云进行分组：将点云映射后的平面点集依据极角值的大小进行等距分段，得到多组局部点云； 最后迭代去除噪声点：采用迭代法，对每组所述局部点云分别依据极径r方向上的分布疏密进行片状噪声剔除。

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