本发明涉及桥梁裂缝可视化方法，具体涉及一种基于三维点云与bim模型信息融合的桥梁表观裂缝三维可视化方法。
背景技术：
1、桥梁是跨越江河湖海、深沟峡谷等障碍的人工构筑物，是交通工程关键节点和枢纽工程，是国民经济发展和社会生活安全的重要保障。以战略需求为背景，伴随全球科技创新呈现出的信息化、智能化新发展趋势，传统桥梁工程必将迎来深刻变革。目前，我国桥梁建设蓬勃发展。在大跨桥梁建设蓬勃发展的同时，大跨桥梁结构质量与安全尤为重要。桥梁养护多以桥梁的外观检测为基础，并贯穿于整个运营期。传统的桥梁外观检测方法主要依靠人工巡检、目视判断和传感测试为主。例如，通过人工巡检和目视判断方法，发现混凝土构件的开裂和剥落问题；通过水准仪或传感器测试，监控主梁线形在各个施工阶段过程中的异常变形问题。这些传统的桥梁外观检测方法需要大量技术人员参与，成本较高、实时性差且检测时会对交通产生一定的阻碍。
2、然而，目前国内普遍使用的桥梁表观裂缝检测方法仍具有较大的局限性，具体问题如下：
3、(1)智能化、自动化程度低、可视化效果差。在混凝土桥梁裂缝检测中，一般是借助检测支架、专用检测车等辅助设备，配合小型裂缝测宽仪、钢尺和相机等工具，通过贴近结构表面，人工观测、记录裂缝分布和特征。该方法需投入较多的人力、物力，检测周期长、强度大、费用高。
4、(2)精度低、灵活性差。目前主要的桥梁表观裂缝检测主要依赖于桥梁检测车进行人工巡检、目视判断，导致检测精度不高，检测灵活性不高。此外，由于桥检车体积庞大，体积较大，当其作业时需要封闭部分交通。
5、(3)检测盲区多。随着大跨桥梁的蓬勃发展以及新型结构形式的突破和涌现(例如郑新黄河公铁两用桥、五峰山长江大桥公铁两用桥、黄冈长江公铁两用桥等)，桥梁结构体型和尺寸愈加庞大，传统检测方法较难触及到大跨桥梁结构的全部区域，例如桥梁底部、索塔顶部等某些困难区域，导致传统检测结果不够全面，检测盲区较多。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于三维点云与bim模型信息融合的桥梁表观裂缝三维可视化方法，检测精度高，检测全面，可视化效果好。
2、为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种基于三维点云与bim模型信息融合的桥梁表观裂缝三维可视化方法，包括以下步骤：
3、步骤10，获取桥梁表观裂缝三维重构模型；
4、步骤20，获取桥梁bim模型；
5、步骤30，将桥梁表观裂缝三维重构模型和桥梁bim模型进行融合，得到桥梁表观裂缝三维可视化模型。
6、作为本发明实施例的进一步改进，所述步骤10具体包括：
7、步骤101，利用双目相机获取桥梁表观裂缝的双目图像；
8、步骤102，采用极线矫正和立体匹配算法处理桥梁表观裂缝的双目图像，获取桥梁表观裂缝的视差图像；
9、步骤103，基于桥梁表观裂缝的视差图像，生成桥梁表观裂缝三维重构模型。
10、作为本发明实施例的进一步改进，所述步骤30具体包括：
11、步骤301，在桥梁bim模型中逐一找出与桥梁表观裂缝三维重构模型中各第一特征点位置对应的第二特征点；
12、步骤302，根据两两对应的第一特征点和第二特征点，得到转换关系；
13、步骤303，将桥梁表观裂缝三维重构模型中所有第一特征点按照转换关系进行转换，得到转换后的三维点云；
14、步骤304，将转换后的三维点云与桥梁bim模型相融合，得到桥梁表观裂缝三维可视化模型。
15、作为本发明实施例的进一步改进，所述步骤302具体包括：
16、利用式(1)计算得到三维转角和三维位移：
17、[r,t] ＝ f(pcti ，mt1i) 式(1)
18、式中，r表示三维转角，为3*3的矩阵，t表示三维位移，为3*1的矩阵，f表示利用icp算法获取转角以及位移的函数，pcti表示第一特征点，mt1i表示与第一特征点pcti位置对应的第二特征点，i表示整数，取值范围为1～n，n表示桥梁表观裂缝三维重构模型中第一特征点的个数。
19、作为本发明实施例的进一步改进，所述步骤303具体包括：
20、利用式(2)将第一特征点进行转换：
21、pct2i ＝ r((xi，yi，zi)-t) 式(2)
22、式中，pct2i表示第一特征点pcti转换后的特征点，(xi，yi，zi)表示第一特征点pcti的三维坐标；
23、利用式(3)得到转换后的三维点云：
24、
25、式中，表示转换后的三维点云。
26、作为本发明实施例的进一步改进，所述步骤304具体包括：
27、将转换后的三维点云转换格式后导入桥梁bim模型中，得到桥梁表观裂缝三维可视化模型。
28、本发明实施例提供的一种基于三维点云与bim模型信息融合的桥梁表观裂缝三维可视化方法，具有以下有益效果：
29、(1)先获取桥梁表观裂缝三维重构模型，再获取桥梁bim模型，最后将桥梁表观裂缝三维重构模型和桥梁bim模型进行融合，得到桥梁表观裂缝三维可视化模型。桥梁表观裂缝三维重构模型仅能体现出桥梁裂缝的三维信息，没有整体桥梁的具体参数，bim模型仅能反映桥梁结构的尺寸大小，无法体现出表观裂缝的真实情况，本实施例将桥梁表观裂缝三维重构模型和桥梁bim模型进行融合，可直观显示裂缝在桥梁上的具体位置信息，还原带有裂缝的桥梁整体样貌，有利于桥梁后续维修及监测。通过将所有表观裂缝三维重构模型与同一整桥bim模型融合，既方便观察各裂缝的具体位置，直观展示各裂缝之间的相对位置关系，又能够根据后续修复或监测要求将同一区域裂缝进行划分，获得对应位置关系。
30、(2)利用无人机双目相机，基于双目成像技术，实现对桥梁表观缝隙的三维重构；利用智能测量算法，可直接从三维重构模型中提取缺陷尺寸信息，测量效率明显提高；三维重构模型符合真实病害尺寸大小，克服了传统人工检测方式的主观性强，测量精度提高；依靠无人机，可以对桥塔、桥底等困难区域进行检测，空间适应性强；利用机载扫描方式代替传统人工检测方式，不再需要大量劳务人员现场作业。不再依赖租赁费用昂贵的大型桥梁检测装备，显著降低经济成本。
1.一种基于三维点云与bim模型信息融合的桥梁表观裂缝三维可视化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的桥梁表观裂缝三维可视化方法，其特征在于，所述步骤10具体包括：
3.根据权利要求1所述的桥梁表观裂缝三维可视化方法，其特征在于，所述步骤30具体包括：
4.根据权利要求3所述的桥梁表观裂缝三维可视化方法，其特征在于，所述步骤302具体包括：
5.根据权利要求3所述的桥梁表观裂缝三维可视化方法，其特征在于，所述步骤303具体包括：
6.根据权利要求3所述的桥梁表观裂缝三维可视化方法，其特征在于，所述步骤304具体包括：
