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龙图腾网获悉长沙理工大学申请的专利一种基于三维激光扫描点云的深埋隧道围岩变形分析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：CN117788574B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-11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：202311700389.6，技术领域涉及：G06T7/73；该发明授权一种基于三维激光扫描点云的深埋隧道围岩变形分析方法是由史应恩;江怡璇;李俊欣;漆瑞轩;吴承阳设计研发完成，并于2023-12-12向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于三维激光扫描点云的深埋隧道围岩变形分析方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于三维激光扫描点云的深埋隧道围岩变形分析方法，包括以下步骤：确定深埋隧道围岩变形分析洞段，利用地面三维激光扫描系统获取洞段在不同时间的深埋隧道点云；建立不同时间深埋隧道点云的简化坐标变换关系；通过两步法计算简化后坐标变换矩阵的独立未知分量；计算深埋隧道点云的局部法向量，并定义计算点云的投影圆柱，得到不同时间隧道点云在投影圆柱的点云子集，基于所述点云子集分别对应的平均投影中心之间的几何距离得到计算点云的变形，从而得到所有计算点云的变形大小。本发明解决了不同时间的深埋隧道点云对齐，以及不同时间深埋隧道点云的三维变形计算的技术问题。

本发明授权一种基于三维激光扫描点云的深埋隧道围岩变形分析方法在权利要求书中公布了：1.一种基于三维激光扫描点云的深埋隧道围岩变形分析方法，其特征在于，包括以下步骤： S1、确定深埋隧道围岩变形分析洞段，利用地面三维激光扫描系统获取洞段在不同时间的深埋隧道点云； S2、建立不同时间深埋隧道点云的简化坐标变换关系； S3、通过两步法计算简化后坐标变换矩阵的独立未知分量；具体为： S31、采用ICP算法对齐不同时间深埋隧道点云的名义轴线，得到简化后坐标变换矩阵绕Z轴的旋转分量以及沿X、Y轴的平移分量； S32、对隧道顶拱进行拟合并匹配不同时间的拟合中心，得到沿Z轴的平移分量； S4、计算深埋隧道点云的局部法向量，并定义计算点云的投影圆柱，得到不同时间隧道点云在投影圆柱的点云子集，基于所述点云子集分别对应的平均投影中心之间的几何距离得到计算点云的变形，从而得到所有计算点云的变形大小；计算深埋隧道点云的局部法向量，具体为： 选定两个不同时间的同一洞段且处于统一坐标系下的深埋隧道点云，将扫描时间在前的定义为参考点云，扫描时间在后的定义为比较点云； 计算参考点云以每个点为中心，法向尺度D的12为半径的球形邻域内的点集，通过平面拟合的方式得到对应平面方程，以平面法向作为参考点云中每个点对应的局部法向量N，并进行局部法向量N方向的判定； 计算点云的投影圆柱，得到不同时间隧道点云在投影圆柱的点云子集，具体为： 以过计算点i的局部法向量N为中心轴线，投影尺寸d为直径，长度为L定义属于计算点i的投影圆柱，分别计算参考点云与比较点云中属于计算点i对应投影圆柱内的点云子集，并将其分别记为Mi、Ni；其中，所述计算点i为参考点云任一当前计算点； 基于所述点云子集分别对应的平均投影中心之间的几何距离得到计算点云的变形，从而得到所有计算点云的变形大小，具体为： 分别计算点i对应投影圆柱的点云子集Mi、Ni的每一点沿其局部法向量N的投影，从而得到参考点云与比较点云分别对应于计算点i的平均投影中心mi、ni；计算点i对应的参考点云的平均投影中心mi至比较点云的平均投影中心ni的代数距离Li，Li即为点i对应的变形大小；当代数距离Li的方向与点i对应的局部法向量一致时，变形为正，反之，变形为负；重复上述步骤，即可得到参考点云中所有计算点对应的变形大小。

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