分层ICP点云钢结构精密配准及关键螺孔尺寸检测

doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2026.0925

测绘通报 ›› 2026, Vol. 0 ›› Issue (9): 171-176.doi: 10.13474/j.cnki.11-2246.2026.0925

分层ICP点云钢结构精密配准及关键螺孔尺寸检测

陈禹成¹, 廉旭刚¹, 詹新彬², 张羽², 李毅彪¹, 陈春阳¹, 蔡音飞¹, 胡海峰¹

1. 太原理工大学地球科学与测绘工程学院, 山西太原 030024;
2. 北京城建集团有限责任公司, 北京 100088

收稿日期:2025-11-26 发布日期:2026-10-09
通讯作者: 廉旭刚。E-mail:lianxugang@tyut.edu.cn
作者简介:陈禹成(2001—)，男,硕士生，研究方向为3S技术集成及其应用。E-mail:1184989107@qq.com
基金资助:
山西省基础研究计划联合资助重点项目(202303011221001)

Precise registration of steel structure based on layered ICP point cloud and detection method of key screw hole size

Chen Yucheng¹, Lian Xugang¹, Zhan Xinbin², Zhang Yu², Li Yibiao¹, Chen Chunyang¹, Cai Yinfei¹, Hu Haifeng¹

1. College of Geological and Surveying Engineering, Taiyuan Unicersity of Technology, Taiyuan 030024, China;
2. Beijing Urban Construction Group Co., Ltd., Beijing 100088, China

Received:2025-11-26 Published:2026-10-09

摘要/Abstract

摘要： [目的]针对目前钢结构建筑预安装过程中施工现场环境复杂、人工检验效率低下等问题，本文以太原机场航站楼为工程背景，提出了一种分层ICP点云配准算法。[方法]该方法将点云沿主方向分层后逐层执行ICP配准，并自适应选取最优匹配结果，解决了数据采集过程中受环境限制导致的点云重叠率低、点云配准失败的问题。为快速检测构件螺栓孔制品误差值，基于点云主平面投影与二维形态学分析孔洞特征，提出了一种融合图像处理机制的螺栓孔自动识别方法。[结果]结果表明，利用分层ICP算法配准后，匹配度较传统算法提升15%以上，螺栓孔识别准确率在94%以上。[结论]该方法已在钢结构预安装阶段得到验证，可为现场提供数据支持，显著提升施工效率与装配精度。

关键词: 三维激光扫描技术, 钢结构检测, 点云配准, 目标识别

Abstract: [Purposes] Aiming at the problems of complex construction site environment and low efficiency of manual inspection in the pre-installation process of steel structure buildings,this paper proposes a hierarchical ICP point cloud registration algorithm based on the engineering background of Taiyuan Airport Terminal.[Methods] This method stratifies the point cloud along the main direction and performs ICP registration layer by layer,and adaptively selects the optimal matching result,which solves the problem of low point cloud overlap rate and point cloud registration failure caused by environmental constraints in the data acquisition process.In order to quickly detect the error value of component bolt hole products,based on the point cloud main plane projection and two-dimensional morphological analysis of hole characteristics,an automatic bolt hole recognition method based on image processing mechanism is proposed.[Findings]The results show that the matching degree of the hierarchical ICP algorithm is more than 15% higher than that of the traditional algorithm,and the accuracy of bolt hole recognition is more than 94%.[Conclusions]This method has been verified in the pre-installation stage of steel structure,which can provide data support for the site and significantly improve the construction efficiency and assembly accuracy．

Key words: 3D laser scanning technology, steel structure detection, point cloud registration, target recognition

中图分类号:

P237
P258

陈禹成, 廉旭刚, 詹新彬, 张羽, 李毅彪, 陈春阳, 蔡音飞, 胡海峰. 分层ICP点云钢结构精密配准及关键螺孔尺寸检测[J]. 测绘通报, 2026, 0(9): 171-176.

Chen Yucheng, Lian Xugang, Zhan Xinbin, Zhang Yu, Li Yibiao, Chen Chunyang, Cai Yinfei, Hu Haifeng. Precise registration of steel structure based on layered ICP point cloud and detection method of key screw hole size[J]. Bulletin of Surveying and Mapping, 2026, 0(9): 171-176.

导出引用管理器 EndNote|Reference Manager|ProCite|BibTeX|RefWorks

链接本文: http://tb.chinasmp.com/CN/10.13474/j.cnki.11-2246.2026.0925

http://tb.chinasmp.com/CN/Y2026/V0/I9/171

参考文献

[1] 王玉洁.技术引领创新驱动锚定高质量发展目标: 2023年全国建筑钢结构行业大会在沪召开[J].建筑, 2023(6):49-51.
[2] 李斌.浅谈高层钢结构预拼装及安装技术应用[J].中文科技期刊数据库(全文版)工程技术, 2016(5):109-110.
[3] 任新峰.建筑钢结构预拼安装施工技术研究[J].中国建筑金属结构, 2025, 24(13):90-92.
[4] 赵显富, 宗敏, 赵轩, 等.利用三维激光扫描技术检测工业构件螺栓孔的空间位置[J].测绘通报, 2014(3):37-41.
[5] 卯申殷, 白祖应, 胡开心, 等.基于三维激光扫描的螺栓孔自动化检测方法研究[J].价值工程, 2025, 44(21):143-145.
[6] 倪小磊, 刁璇.装配式建筑三维激光扫描重建技术[J].激光杂志, 2022, 43(9):178-182.
[7] 付洋杨, 吕彦雷.三维激光扫描虚拟预拼装技术在钢结构工程上的应用分析[J].中国建筑金属结构, 2020, 19(4):45-47.
[8] Lu Jun, Wang Wei, Shao Hongxu, et al.Point cloud registration algorithm fusing of super 4PCS and ICP based on the key points[C]//Proceedings of 2019 Chinese Control Conference.Guangzhou:IEEE, 2019.
[9] 张元, 李晓燕, 韩燮.一种低重叠率的三维点云配准方法[J].激光与光电子学进展, 2021, 58(8):0810014.
[10] Li Peng, Wang Ruisheng, Wang Yanxia, et al.Evaluation of the ICP algorithm in 3D point cloud registration[J].IEEE Access, 2020, 8:68030-68048.
[11] 李建微, 占家旺.三维点云配准方法研究进展[J].中国图象图形学报, 2022, 27(2):349-367.
[12] Cheng Liang, Chen Song, Liu Xiaoqiang, et al.Registration of laser scanning point clouds:a review[J].Sensors, 2018, 18(5):1641.
[13] Yang J L, Li H D, Campbell D, et al.Go-ICP:a globally optimal solution to 3D ICP point-set registration[J].IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 2016, 38(11):2241-2254.
[14] Sun Ruiyang, Zhang Enzhong, Mu Deqiang, et al.Optimization of the 3D point cloud registration algorithm based on FPFH features[J].Applied Sciences, 2023, 13(5):3096.
[15] 陶帅兵, 梁冲, 蒋腾平, 等.激光点云的稀疏体素金字塔邻域构建与分类[J].中国图象图形学报, 2021, 26(11):2703-2712.
[16] 康自祥, 王升哲, 崔雨勇, 等.基于Transformer的体素化激光点云目标检测算法[J].激光与红外, 2023, 53(2):202-207.
[17] 王少宁, 杨元维, 许磊, 等.多特征模板匹配的多源盾构隧道螺栓孔精准识别[J].测绘通报, 2025(3):59-65.
[18] 李永刚, 贾王龙, 杨欣悦, 等.基于卷积神经网络的钢结构螺栓松动缺陷识别[J].土木工程与管理学报, 2024, 41(5):9-17.
[19] 赵丽洁, 刘思杨, 王昊.基于机器视觉的钢结构螺栓群松动批量角度识别[J].机械设计与研究, 2024, 40(2):214-219.

分层ICP点云钢结构精密配准及关键螺孔尺寸检测

Precise registration of steel structure based on layered ICP point cloud and detection method of key screw hole size

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	孙颢桉, 王朝莹, 王语. 基于YOLOv8-CPCA的跨模态水下沉船识别算法[J]. 测绘通报, 2026, 0(4): 73-80.
[2]	刘蕴萱, 邹进贵, 赵胤植, 贺亦峰, 刘文钦, 王娜. 基于建筑物轮廓特征的异源点云配准算法[J]. 测绘通报, 2026, 0(3): 32-37.
[3]	许梦兵, 钟若飞, 仲雪婷, 杨然. 基于图像特征匹配的车载与背包异源点云配准方法[J]. 测绘通报, 2026, 0(1): 32-38.
[4]	徐浩轩, 毛庆洲, 张旭, 冯志强, 吴安磊, 李德洋. 点云退化条件下靶球鲁棒拟合及其在电力基础设施测量中的应用[J]. 测绘通报, 2025, 0(8): 55-61.
[5]	张明敏, 胡秋宝, 黄团冲, 柳义成, 郑金鑫. 基于ICP算法和Bursa模型改进的点云配准算法[J]. 测绘通报, 2025, 0(6): 68-72.
[6]	王少宁, 杨元维, 许磊, 顾世成, 高贤君, 尹正浩, 钟康, 刘振宇. 多特征模板匹配的多源盾构隧道螺栓孔精准识别[J]. 测绘通报, 2025, 0(3): 59-65.
[7]	李枭凯, 李广云, 王力. 一种多阶段优化的CUBE-ICP点云配准算法[J]. 测绘通报, 2025, 0(12): 77-81,120.
[8]	施坤涛, 朱长明, 张新, 杨帆, 张琨, 高宏进. 联合分布式摄像头的山岳型景区游客精准时空信息近场感知[J]. 测绘通报, 2025, 0(1): 72-77.
[9]	许哲, 董林啸, 吴家跃. 改进ICP算法的激光雷达点云配准[J]. 测绘通报, 2024, 0(4): 1-5.
[10]	杨其璇, 任瑞亮, 马全明, 孙学孔, 边春雷. 三维激光扫描与BIM技术融合的城市轨道交通地下建筑物三维建模方法[J]. 测绘通报, 2024, 0(4): 119-123.
[11]	沈长表, 夏永华, 刘勇, 王丹丹. 基于点云空间扩展的盾构隧道整体去噪方法[J]. 测绘通报, 2024, 0(2): 153-156.
[12]	郭紫祎, 张红娟, 赵智博, 李必军. 基于路侧激光雷达的车辆目标跟踪与定位[J]. 测绘通报, 2024, 0(12): 84-89.
[13]	蔡军, 温日强, 江伟, 严娇, 卢丽娟. 传统村落航拍图像中民族建筑识别的DeepLabV3+改进算法[J]. 测绘通报, 2023, 0(4): 49-53.
[14]	牛学超. 一种基于位置识别的室内场景点云配准方法[J]. 测绘通报, 2023, 0(4): 150-153,158.
[15]	周长江, 张晨辉. 新型测绘技术在城市部件普查中的应用[J]. 测绘通报, 2023, 0(12): 147-152.