基于相移的三维扫描数据自动配准方法研究

在三维扫描过程中,常因受到设备自身因素与点云丢失的限制而难以一次性完成数据采集。为准确实现物体三维模型重构,提出基于相移的三维扫描数据自动配准方法。首先设置旋转台,利用非接触式结构光方法获得转动轴的有关信息,从而采集目标点云数据。在此基础上,结合任意一点与其周围点曲率信息建立曲率图,对全部顶点做曲率运算,将数据划分为连续子块,计算每个子块中平均值和方差,从而提取关键特征点。然后获取两幅具有部分重叠关系图像的相对位移,采用交叉功率谱的傅里叶变换完成位移估计,再通过构造与组合点对、粗略与精确配准去除噪声点,实现三维扫描数据自动配准。仿真实验表明,该方法能够在确保配准精度的同时提高配准方法的运行效率,可靠性和实用性较强。

一种快速的三维扫描数据自动配准方法

研究了两幅和多幅深度图像的自动配准问题.在配准两幅深度图像时,结合二维纹理图像配准深度图像,具体过程是:首先,从扫描数据中提取纹理图像,特别地,针对不包含纹理图像的扫描数据提出了一种根据深度图像直接生成纹理图像的方法;然后,基于SIFT(scale-invariant feature transform)特征提取纹理图像中的兴趣像素,并通过预过滤和交叉检验兴趣像素等方法从中找出匹配像素对的候选集;之后,使用RANSAC(random sample consensus)算法,根据三维几何信息的约束找出候选集中正确的匹配像素对和相对应的匹配顶点对,并根据这些匹配顶点对计算出两幅深度图像间的刚体置换矩阵;最后,使用改进的ICP(iterative closest point)算法优化这一结果.在配准多幅深度图像时,提出了一种快速构建模型图的方法,可以避免对任意两幅深度图像作配准,提高了配准速度.该方法已成功应用于多种文物的三维逼真建模.

一种基于三维扫描数据的人脸建模方法

三维扫描仪可以准确获取人脸的几何形状与纹理,但原始的人脸扫描数据仅为一张连续曲面,不符合实际的人脸结构,无法用于人脸动画。针对此问题,提出了一种由三维扫描数据进行人脸建模的方法,将一个具备完整结构的通用人脸模型与扫描数据进行初步适配,再采用细节重建技术恢复特定人脸的表面细节和皮肤纹理。实验表明,该方法建立的三维人脸模型真实感强,结构完整,可生成连续自然的表情动画。

游泳运动员体型三维扫描数据与流线型体型研究

通过游泳运动员的三维扫描(身体形态长度表型有身高与派生指数,身体形态宽度表型有肩宽、髂宽、髋宽表型与派生指数,身体围度表型有头围、胸围、腰围、臀围表型与派生指数)数据,分析优秀游泳运动员的流线型体型。高水平竞技游泳运动员具有良好的流线型体型,它源自于多指标、多维度的测量数据。体脂百分比亦是影响体型的重要因素。众多数据分析优于单个数据,派生指数分析优于个体指标表型,多维数据分析优于单维数据。三维"筒式躯干"更符合游泳项目流线型体型这一生物学特征,采用非接触三维扫描数据对游泳运动员进行流线型体型的评价更为准确科学。

基于模糊关联空间的激光雷达三维扫描数据过滤研究

激光雷达三维扫描数据中存在大量无效点和有效点,但是两者之间的空间关联性阈值处在不断变动中,以固定关联规则的过滤方式很难准确区分,造成实际过滤应用效果较差。为此,提出基于模糊关联空间的激光雷达三维扫描无效数据过滤方法。采集激光雷达三维扫描样本数据构建无效数据识别规则库,将无效数据识别规则库中的无效数据集合转换为模糊集合,并利用聚类算法填补无效数据造成的数据空格,以避免出现数据过滤误差。填补后运用支持向量机分类器计算激光雷达三维扫描数据之间的模糊关联度,并对其进行分类。结合分类结果利用网闸过滤组织对激光雷达三维扫描无效数据过滤。实验结果表明:这种方法过滤精度高,具有较好的过滤效果,时间复杂度低、过滤耗时短,实际应用效果较好。

三维扫描人体的点云数据精简技术

以三维扫描数据进行的人体重构,需要进行数据精简。传统的基于网格的精简方法需要记录网格之间的拓扑关系,因而空间和时间复杂度都很大。提出了一种不需要事先对扫描对象进行表面重构,而直接进行点云精简的方法。该方法无须对庞大数量的网格面片进行计算,无须记录网格的拓扑关系,而且能较好的保持被精简对象的原有特征,从而提高了点云精简的效率,减少了计算时间和存储空间。

三维激光扫描表面数据区域分割

针对现有三维激光扫描数据区域分割算法受原始碎片表面粗糙度影响较大且只适用于形状较规则、表面较平坦及断裂面较少的物体这一问题,提出了区域膨胀策略的三维扫描表面数据区域分割算法,该算法将三维激光扫描表面数据分割成若干个具有相同法矢方向的区域。首先将三维扫描表面数据转化为三维网格模型;然后利用同一区域中相邻网格具有相似法线方向这一性质,使用区域膨胀策略生成若干获选表面区域;最后通过去除候选区域中的噪声区域得到最终表面区域分割结果。通过实物表面扫描数据对上述算法进行仿真验证,结果表明该算法可对三维表面扫描数据进行有效的区域分割。

一种新的针对中国古建筑室内三维激光扫描数据的配准方法

针对中国古建筑结构复杂、室内古建筑激光扫描数据量大、视点多、不易采用现有的配准方法等问题,提出基于古建筑按中轴线对称等几何结构特征的古建筑室内激光扫描数据配准方法,同时首次提出广义同名点的概念。建立测站坐标系、建筑坐标系和测站辅助坐标系,并详细介绍从测站直角坐标系转换到测站辅助坐标系的方法,同时给出具体的坐标转换关系式。该配准方法分两步进行:第一步,将各视点扫描数据从测站直角坐标系转换到各自的测站辅助坐标系;第二步,选定一测站辅助坐标系为参考坐标系,之后利用广义同名点求得辅助坐标系之间的三维平移向量,最终实现配准。该方法不需初始位姿,计算量小,不易受噪声影响,实验结果验证了这种配准方法的快速、高效性。

三维激光扫描数据辅助GBInSAR相位解缠方法研究

受到周边环境、噪声等因素的影响,GBInSAR影像的干涉相位常出现解缠失真的现象。针对传统解缠算法的不足,利用三维激光扫描数据辅助网络规划解缠算法的方法,对GBInSAR影像数据进行解缠,并结合斜坡实例数据对其进行验证,最终通过评价指标对其解缠结果进行定量分析。结果表明,三维激光扫描数据辅助网络规划解缠算法可以降低不连续点数目和ε值,较好地提高GBInSAR的解缠精度,为GBInSAR的推广应用提供参考。

三维激光扫描数据在文物建筑保护中应用的探讨

三维激光扫描技术是近些年发展起来的信息采集高新技术,现已开始在文物建筑信息采集及管理中应用.这项新技术的引入为文物建筑历史信息的保存与研究、现状的描述与勘查提供了易于保存,且更为准确和可靠的平台.论文以国家指南针计划项目"北京先农坛太岁殿古建筑精细测绘"课题为依托,将太岁殿三维激光扫描数据与古建筑建筑营造作法研究、建筑现状形态分析紧密结合,探讨了三维激光扫描数据在文物建筑保护中的应用.在营造作法方面,借助于三维激光扫描数据,对太岁殿的侧脚、收分、升起等做出了精确描述,使以往的疑惑有了明确的答案.在建筑现状形态分析方面,则对木构架的空间形态以及整体结构的变形趋势给出了准确的数据,为制定修缮方案提供了依据.此外,在课题进行过程中还探讨了适宜三维激光扫描数据描述古建筑的图示表达方法,对以往传统线描图的描述方式进行了补充.

三维激光扫描技术下的规划验收测量数据处理及成果获取

三维激光扫描技术由于可快速获取高精度、高密度点云数据,可将拟验收建筑及周边情况几乎完全无差地复制到电脑中,是规划验收测量特别是复杂建筑规划验收测量的理想方法,但是其数据处理一直是影响甚至制约其应用的瓶颈。本文简述了规划验收测量要点,以及三维激光扫描点云数据初步处理流程,并针对制作规划验收测量各类图件的不同需求,提出了分别通过直接取线、切片、投影等方法制作成果图件的工作思路及各方法的特点。但是还需研究和解决海量点云的数据处理,以及根据验收测量特点获得测量成果图件的问题。

激光三维扫描点云数据采集与结构存储优化模型

针对三维扫描云数据存储开销过大,冗余数据干扰强的难题,提出基于块匹配特征压缩和自适应属性聚类的存储模型,并应用于激光三维扫描点云数据存储中。通过对激光三维扫描点云数据结构分析,对云数据信息流进行非线性时间序列重组分块,对激光三维扫描点云数据采用特征压缩器进行块匹配特征压缩,降低数据存储开销,结合模糊C均值算法实现数据的存储结构优化。通过实验进行性能分析,结果表明,采用该存储模型进行激光三维扫描点云数据采集与存储,数据属性特征匹配和聚类性能较好,提高数据存储的吞吐量,降低存储开销。

基于三维激光扫描数据的智慧校园三维重建建模研究

在智慧校园三维重建建模中,往往需要耗费较长时间建模,但构建模型的精度却较低,设计一种基于三维激光扫描数据的智慧校园三维重建建模方法。利用三维激光扫描仪采集智慧校园三维重建建模数据。对于扫描仪无法测量的区域,采用钢尺或架设全站仪的方式实施数据补充采集。设计基于主元分析法的点云配准算法,对采集的三维激光扫描数据实施配准处理,实现多站数据坐标系的统一。对于规则的智慧校园实体模型,使用特征线提取建模方法实施建模。对于不规则的智慧校园实体模型,使用的建模方法为多尺度CS-RBF算法。利用设计方法实施某高校的校园三维建模,测试该方法的建模性能。测试结果表明,设计方法对于新老校区的建模时间分别为96 h、47 h,时间较短,同时玻璃缺失面积较小。

三维激光扫描在地铁隧道变形监测中的开发应用

地铁隧道进行变形监测时多采用全站仪进行,虽然其监测精度较高,但需在被测处放置特定装置,测量工作量大、效率低。三维激光扫描仪能提供视场内、有效测程的一定采样密度的点云数据,并具有较高的测量精度和极高的数据采集效率,可以有效地避免传统变形监测数据的局部性和片面性,即以点代面的分析方法的局限性。针对运营地铁线路要长期进行隧道变形监测的需求,本文开发了三维激光扫描数据处理系统,功能主要包括点云去噪、配准、断面提取和拟合。通过导入三维激光扫描仪采集的隧道点云数据可以生成不同里程隧道断面图和变化分析图,从而实现三维激光扫描技术在地铁隧道变形监测中的应用。

基于足底扫描仪扫描数据的处理研究

由于环境及设备因素的影响,利用三维激光扫描仪获得的STL格式的足底数据,含有大量冗余数据、噪声点和对模型重构作用不大的点数据。这严重影响了数据读取与显示的效率,不利于后续的曲面重构。针对三维足底扫描系统FS-200 Pro所获得的足底数据,本文提出采用在读取时进行冗余点判断,不重复读取顶点;对读取数据用孤立点去除法和弦高法对扫描线数据进行去噪;通过计算距离与弦高,设定阈值遍历比较每个数据点判断其是否为去除点。经实例检测验证,上述方法能有效去除噪声点,提高简化效率,在保持数据原型的基础上达到了预期效果。

基于激光扫描测量技术的大型水泵三维重建技术

激光扫描测量技术是继GPS测绘技术之后的另一种测量高新技术,多用于微观性高精度测量。其通过高速激光扫描,大面积高分辨率地获取被测对象全表面的三维坐标数据。将基于激光扫描测量的三维重建技术引入到大型水泵的三维重建中,介绍数据采集、处理与可视化的流程和数字化技术设计与制造模式,可为大型水泵的系列化和通用化设计、水力技术等领域提供了可参照的依据。

点云数据精简技术

以三维扫描数据为基础进行的人体重构,需要先进行数据精简.通常的精简过程需要对庞大数量的网格面片进行计算,而且还要记录网格之间的拓扑关系,时间和空间复杂度都很大.本文提出了一种不需要事先对扫描对象进行表面重构,而直接进行点云精简的方法,从而大大提高了点云精简的效率.

一种基于三维激光扫描点云数据的变电站快速建模方法

以3ds Max脚本(MAXScript)建模为主、手动组合变电站建筑物单体为辅,提出一种基于三维激光扫描点云数据的变电站三维模型构建方法。所提方法能够解决变电站三维建模中手工建模效率低和模型可扩展性差等问题。以云南省富源县某110 kV变电站三维建模为例展开实验,实验结果表明,所提方法在一定程度上可满足精度要求,并且能够降低变电站的建模成本,提高变电站的建模效率。

基于CMS探测技术的矿区回采巷道围岩稳定性评价

由于目前的围岩稳定性评价方法中样本数据的实时性不强,导致数据来源不够全面,影响了矿区回采巷道围岩稳定性评价效果,因此本文基于CMS探测技术,对矿区回采巷道围岩稳定性评价方法展开研究。根据矿区实际情况采用CMS探测技术获取回采巷道扫描数据,转换原始数据格式;根据扫描数据选取围岩稳定性评价指标,过滤不重要的影响因素,检验指标选取的合理性;确定矿区回采巷道稳定性评价指标权重,通过层次单排序处理判断矩阵,划分矿区回采巷道围岩稳定等级,建立隶属度函数,得到矿山回采巷道围岩稳定性评价结果。该矿区隶属度综合得分为0.25,属于比较稳定等级,地质条件和围岩变形是巷道围岩稳定性的重要影响因素,需要加强监测使巷道围岩具有较好的稳定性,本文方法能够较为客观地反映矿区回采巷道围岩稳定性情况,具有可靠性。

观察与量取——对佛光寺东大殿三维激光扫描信息的两点反思

本文通过近期对山西省五台山佛光寺东大殿前檐斗棋三维激光扫描测量所得数据进行深入分析,并借鉴前人研究成果,结合近期相关案例研究,对其下层昂底与二跳华拱交互斗的交接关系以及构件形变对于数据量取和下昂斜度计算的影响等构造细节问题进行分析和讨论。