三维激光扫描点云数据在CloudWorx for MicroStation下的处理

三维激光扫描技术作为一种先进的测量手段应用前景十分广阔,但是,在应用其扫描所得的点云数据进行内处理上又遇到了许多技术性的问题。CAD系统处理大量点云数据过程中存在局限性,一旦用CAD系统处理点云时,CAD程序就会出现错误操作提示,甚至完全停止进程。CloudWorx克服了这些局限性,它避免了直接输入数据,而是利用Cyclone技术作为MicroStation环境下有效管理和解决点云的工具,使MicroStation内点云操作与CAD程序执行再无冲突。本文主要介绍了并且还介绍了CloudWorx模块的功能,并举例就点云数据在CloudWorx for MicroStation软件环境下的处理工作进行了详细的介绍。

基于多细节特征层的三维激光点云建筑物模型构建方法研究

近年来,许多学者针对不同类型的建筑物建模提出了诸多有益的解决方案,但是针对老旧住宅型居民楼建筑物的快速建模方法研究较少。为此,本文提出了一种基于多细节特征层的三维激光点云数据建筑物快速建模方法,首先,在获取建筑物点云原始数据后,经过点云去噪与归一化处理,计算尺度信息并提取特征参数;其次,在此基础上进行点云高程切片,将切片后的分块点云分别进行边缘拟合与边界确定,并通过层级间的连接关系,构建数字化模型表面;最后,拼接模型表面并进行优化,构建整个建筑物数字化模型,并以某老旧小区住宅楼为实际样例进行测试。结果表明,该方法能较好地完成建模任务,所构建模型的精细化程度达到了工程实际应用要求,在三维点云建筑物建模领域有较好的推广价值和借鉴意义。

基于特征点自动定位的乳房形态参数提取

为实现青年女性乳房形态参数自动提取,提出一种基于三维点云数据的“点-线-切片-参数”乳房形态参数自动提取方法。使用三维人体扫描仪获取实验对象的三维点云数据,利用MATLAB软件基于乳房局部三维点云建立乳房局部坐标系,基于特征点/线定义建立其自动定位规则;根据乳房特征点/线构建乳房切片模型,最终实现乳房形态参数自动提取。为验证参数提取精度,对比分析随机选取样本的自动提取与手工测量参数之间的误差。结果表明:G BL和G UBL的测量误差均小于±2 cm,D的测量误差小于0.5 cm,W的测量误差小于1 cm,90%A IBO的测量误差在2°内,90%W BB的测量误差在1 cm内,参数测量精度较高,可用于青年女性乳房形态分析。

三维激光扫描技术在工程测量中的应用

为提高数据获取精准度,加快测量工程进度,文章以某大厦空中连廊吊装施工项目为例,创建了建筑三维模型、二维线划图等成果,开展了三维激光扫描技术在建筑施工中的应用研究。应用结果表明,该技术获取数据的精准度较高,可为空中连梁吊装施工作业的开展提供数据支撑,解决了施工作业数据精度差、测量工作难度大、信息不完整等问题。

基于TLS的高压线塔倾斜度监测

高压线塔属于杆状构筑物,对倾斜变形非常敏感,倾斜度是检测其稳定性的重要指标。传统的单点测量方式,无法反映高压线塔的整体变形,提出基于地面三维激光扫描技术监测高压线塔倾斜度的方法,采用分层处理的方式,通过边界提取、直线分割、直线拟合等过程处理点云数据。采集山西省柳林某高压线塔点云数据进行实验,求取各层切片的中心坐标并计算高压线塔的倾斜度,对计算结果进行分析,得出线塔仍处于安全运行状态的结论。

我国矿山测量领域三维激光扫描技术的应用现状及存在问题

三维激光扫描作为一种非接触式测量技术,近年来在我国矿山测量领域得到了广泛应用,涉及了矿区边坡监测、露天矿储量管理、地表沉陷监测等方面。结合近年来的相关研究成果,系统分析了我国矿山测量领域三维激光扫描技术的应用现状,并对存在的问题进行了探讨。研究表明:矿山测量工程应用及科学研究中使用的三维激光扫描设备与配套软件以国外进口为主,国产设备与软件较少;从数据采集、处理、成果应用等方面分析,主要存在的问题有采集数据质量不佳、点云数据匹配精度有待提高、点云数据滤波算法精度不高、特殊监测领域的应用成果不明显等。在上述分析的基础上,认为该领域的主要研究方向为:①高精度的空天地一体化数据采集方案,如InSAR、LiDAR、倾斜摄影测量与地面三维激光扫描技术相结合;②具有自主知识产权的点云数据处理软件开发,包括点云数据智能匹配算法、智能化高精度点云数据滤波算法等;③三维激光点云数据后期成果应用,包括面状地物变形监测理论与方法、大数据技术与人工智能技术相结合的三维激光扫描实时动态监测方法。总体来说,进一步推进三维激光扫描技术在我国矿山测量领域的应用,有助于大幅提升相关工程技术人员的空间三维数据处理能力,进而提高工作效率。

快速成型技术中分层算法的研究与进展

根据对零件制造精度和效率的关注程度的不同,开发出了多种分层算法。在同等加工时间的情况下,根据加工精度的不同,将这些分层算法分为等层厚分层算法和适应性分层算法两类。通过对STL模型、原始CAD模型和点云数据的分析,讨论了两类分层算法的研究和发展,然后介绍了斜边分层算法和曲面分层算法等先进分层算法的原理和成果,最后讨论了快速成型分层算法的研究方向和趋势。

自由曲面熔覆路径的点云切片算法研究

为了解决复杂曲面熔覆过程中路径规划的难题,采用了基于点云切片法生成熔覆轨迹的算法,运用逆向技术完成零件的反求,提取模型的点云数据;并以切平面与点云带宽平面的交点确定激光束扫描轨迹,根据等弓高误差法确定加工点,对路径模拟仿真;然后以45~#钢作为试验基材,在表面熔覆一层铁基粉末,进行自由曲面零件的激光熔覆路径规划研究。结果表明,使用显微硬度仪测得熔覆层硬度稳定在390HRC,为基材的1.6倍左右;熔覆层组织均匀、结构致密、无明显气孔及裂纹,与基材形成了良好的冶金结合。该方法熔覆结果良好,验证了轨迹规划的可行性。

地面3维激光扫描技术建筑物特征线提取

为了提取出地面建筑物的特征点与特征线,采用平面拟合算法提取特征点的方法,对算法进行了理论分析和实验验证,得到了建筑物的特征点与特征线,并构建出该建筑物的边界线框图。结果表明,利用地面3维激光扫描技术,扫描得到建筑物的点云数据,并对点云数据进行处理,最终能够提取出建筑物的边界线。这对数字城市建设具有重大的意义。

散乱点云切片数据快速获取与优化

为快速准确地获取散乱点云切片数据,以较少数据准确表达模型型面特征,提出一种散乱点云切片数据获取及优化算法.该算法基于散乱点云动态索引实现切片数据快速获取,对所获切片数据建立极坐标系,分别基于极角阈值与极径阈值实现切片数据区域划分与轮廓分离.通过依次连接各区域相同轮廓数据形心实现切片数据的精简与排序,生成精确有序的单轮廓或多轮廓切片数据.实例证明,该算法可应用于各种复杂散乱点云的切片数据快速、精确获取与优化处理,对有效提高参数曲线、曲面重构效率与精度具有重要意义.

基于加权总体最小二乘法的点云平面拟合

为了提高点云数据平面拟合精度,提出强度加权总体最小二乘法。该方法是在传统加权总体最小二乘法基础上,利用点云数据中各点强度信息确定其平面拟合权重,通过均质性不同的3种平面样本数据对该方法的适用性进行了研究。结果表明,与最小二乘法和总体最小二乘方法相比,该方法对于均质性较好的点云数据有效,可以得到更高精度的参量解;而对于均质性较差的点云数据,该方法效果不理想,总体最小二乘法是最有效方法。

基于切片技术的点云数据预处理研究

针对扫描点云杂乱无序的特点,讨论了点云数据预处理的问题,提出了一种新的基于点云切片的数据预处理迭代算法.通过对点云最小包围盒进行均匀分割及分割后点云的密度分析,对密度过大的分割块进行迭代分割,建立了3个方向的点云切片和截面线.结果不仅大大减少了点云数据量,并且在点云密度过大的区域很好地保持了模型的原始特征,同时将原始的无序数据点集转化为具有层列结构的有序组织形式,确定了各点之间的相互关系,为后续曲线曲面拟合做了很好的准备.

一种RE/RP集成的工艺产品原型快速开发方法

针对工艺产品表面特征复杂的特点 ,本文提出了一种RE/RP集成的快速原型开发方法 :对扫描测量得到的表面点云数据直接进行切层处理 ,根据截面切点数据进行轮廓的识别与提取 ,获得产品的截面轮廓信息 ,输出SLC格式切片文件给快速成型系统制造产品的物理原型件。

快速成型技术中分层算法的研究综述

作为快速成型技术中必不可少的环节,根据对零件制造精度和装配要求及效率的侧重不同,多年来多种分层算法已被国内外学者开发出来。在同等加工条件下,根据加工精度要求和层厚变化的不同,将分层算法大致分为等层厚分层算法和适应性分层算法两类。从常用的立体光刻(STL)模型、原始计算机辅助设计(CAD)模型和点云数据3种数据模型入手,简述了两类分层算法的研究和发展;介绍了采用斜边的分层算法、基于区域划分的混合算法、曲面分层算法等先进分层算法;讨论了分层算法中待解决的问题:直接分层算法的文件格式标准和轮廓的精确拟合等问题。最后,总结得出了分层算法未来的研究方向和趋势。

激光扫描立式罐倾斜测量新方法研究

为准确测量立式罐倾斜度,将三维激光扫描技术应用于立式金属罐容量计量领域,提出4种基于激光扫描的立式罐倾斜测量新方法。利用三维激光扫描仪获取罐体三维坐标数据(X,Y,Z),并将其导入基于Matlab平台开发的金属罐容量计算软件中进行数据处理;将点云数据在竖直方向细分切片,拟合出每个截面圆的圆心坐标;再对截面圆的圆心进行线性回归拟合,采用该文的4种倾斜测量新方法进行计算,分别得到罐体的倾斜度。以某油库3台5000m3油罐作为研究对象进行试验,分析比较4种新方法与传统方法的倾斜度,结果表明4种新方法在罐体倾斜的准确计量、罐体变形的有效监测等方面优势明显。

地铁隧道收敛变形监测方法的研究

针对地铁隧道施工和运营中的变形情况,利用地面激光扫描技术快速采集地铁隧道点云数据,对所采集的海量散乱点云进行去噪、配准等内业处理,并对预处理后的点云数据应用分层切片技术获取断面,通过断面点应用最小二乘法计算圆的圆心坐标和半径,将计算值与设计值进行比较以判断收敛情况。为了监测不同期相同段的变形情况,特采集两期测量数据,并求出变化量曲线以及分析变化情况。试验结果表明,相对于传统的收敛变形监测方法,该方法极大地提高了作业效率,降低了作业强度,缩短了变形监测周期,具有可行性和准确性。

逆向工程技术在模具上的应用

逆向工程采用逆向方法进行模具设计与制造,能够缩短产品开发周期、提高产品质量,并可建立自己的设计制造体系。介绍了某零件的压铸模逆向制造方法及过程,阐述了逆向工程的基本理念及逆向工程技术在模具制造过程中所发挥的重要作用。

点云数据直接缩减方法及缩减效果研究

分析了国外点云数据处理中数据缩减方法的研究现状,针对实际工程中三维激光扫描数据采集的过密情况,提出利用扫描间隔进行点云数据直接缩减的方法,并编程实现所提出的算法。通过对真实的三维激光扫描点云数据的缩减处理,建立点云数据直接缩减的预测模型。

基于大数据分析技术的激光三维图像重构研究

基于多景深融合模型的激光三维图像重构方法难以应付大规模点云大数据处理问题,为解决此问题,研究基于大数据分析技术的激光三维图像重构方法。采用基于MapReduce算法的计算模型处理激光三维图像的点云大数据,使用K-means聚类算法分割处理完成的激光三维图像点云大数据,读取分割完成的点云大数据,通过OpenGL应用程序接口设置数据点的颜色、纹理、贴图等元素,变换视线、视点方向,重构激光三维图像。实验结果表明,所提方法根据原始点云大数据可有效重构激光三维图像,平均用时在11.3ms左右,重构精确度均值高达98.1%,是一种高效、准确的激光三维图像重构方法。

3维激光扫描技术在墓葬保护中的应用

3维扫描技术可以说的是21世纪又一项测绘技术新突破,本文介绍了3维激光扫描技术的工作原理,通过结合实际的墓葬保护工程,重点阐述了3维激光扫描技术数据的采集、处理、建模过程和方法,同时总结3维扫描技术的优点和现阶段存在的问题,为数字考古和文物保护提供新的技术支持。