基于特征点匹配的排水管道声点云模型配准算法

三维重建技术逐渐成为获取全面、完备、准确的排水管道信息的关键手段;而实际检测受到管道堵塞等工况与管道检测规程等因素限制,造成所获得的管道声呐点云模型会出现位姿不同、部分重叠或空缺等情况,需要通过配准获取完整管道模型;同时,传统ICP算法针对管道模型存在效率低、精度差的问题;因此,文章提出基于特征点匹配的粗配准与改进的ICP精细配准相结合的点云配准算法;首先,利用ISS特征点检测法检测出模型特征点,通过FPFH对特征点进行进一步的描述;其次,采用RANSAC算法筛选出正确特征匹配点集,利用四元数法解算出初始变换参数完成粗配准;最后,在粗配准基础上,通过改进最近对应点查询的ICP算法完成精细配准;实验结果表明了该文算法的可行性与优越性,能为后续排水管道缺陷检测提供高完备、全面、准确的点云模型。

基于声回波特性的引水隧洞表面声点云去噪

针对基于声波反射原理的隧洞内表面损伤探测过程易受水体环境噪声、多径噪声及检测设备自身噪声干扰问题,提出一种基于声回波特性的引水隧洞内表面声点云去噪方法。该方法利用声回波固有宽度特性形成的多回波数据点及声波叠加特性形成的数据点高强度值,并结合点云空间位置信息实现团状立体隧洞内表面声点云的噪声滤波;构建系列试验以验证不同敏感参数对所提方法去噪效果的影响,并与其他经典点云滤波算法结果进行对比分析。结果表明,所提方法在隧洞内表面声点云模型的平滑、去噪及重建精度上均优于传统激光点云滤波算法。该方法可为引水隧洞内表面损伤的检测及重大水资源配置工程灾变预防提供支撑。

基于全向声呐的引水隧洞点云模型去噪方法研究

三维重建技术逐渐成为引水隧洞运营期安全检测的关键手段;而受隧洞特殊水文环境噪声、数据采集设备噪声以及载体运动噪声等影响,采集的点云数据不可避免的会遭受到噪声干扰,导致有用信息缺乏,不利于三维重建的进行;因此,文章提出了基于声呐数据特征点的点云去噪算法,实现隧洞点云数据的去噪;首先,该文依据引水隧洞声呐点云数据的特点,定义视觉距离和视角向量特征参数;其次,通过耦合视角向量与点云法向量估计点云漂移向量,并使用核函数方法估计视角距离参数的概率密度分布从而计算漂移距离;最后,采用漂移算法在保持点云模型特征的同时实现噪声的滤波;实验结果表明,文章提出的算法在去除隧洞点云模型数据噪声的同时能很好的保持引水隧洞模型的细节特征,为后续隧洞病害的检测提供高精度点云数据模型。

影响三维声纳成像质量的因素分析及应用

三维成像声纳系统具有高分辨率、全方位成图的特点,正在成为水下工程精细测量的重要技术手段。根据成像原理的不同,将三维成像声纳系统划分三类,分别阐述其工作原理,针对影响三维成像声纳测量精度和分辨率的因素展开分析,并提出了测量时相应的应对措施。通过在海上风电桩基测量项目中的应用,验证了给出的提高测量成果质量措施的有效性以及三维成像声纳系统在水下工程精细测量中的优势。

基于最小割优化算法的桥梁群桩声呐点云提取方法

桥梁水下基础对于涉水桥梁结构的安全至关重要,获取水下基础完整形态是非接触数字检测结构表观损伤和判断安全状况的重要前提。与桥梁上部结构不同,当前获取水下结构形态的手段单一,基于水下三维数据的桥梁下部结构损伤识别评估研究仍为起步阶段,多为针对水下图像的二维识别评估和面向水下三维结构数字模型的定性评判。为了解决这一问题,提出了一种面向桥梁水下三维声呐点云的水下群桩空间形态提取方法。该方法基于点云最小割算法,针对水下复杂环境群桩声呐点云稀疏性与结构相似性特征,引入迁移学习思想,定义源桩基与目标桩基,并提出源桩基到目标桩基参数迁移方法,迁移参数包括先验点与共享参数;进而,提出基于圆环边界拟合方法,最终实现对复杂水下环境中桥梁桩基点云的完整提取。该方法的可行性与适用性在芜湖长江大桥水下桩基提取中得到验证。结果表明:桩基提取精度可达0.725,召回率和F_(1)值分别为0.974和0.835,表明所提方法可有效稳定地分割提取桩基,并较好保留了桩基边缘的完整性,可为后续桩基表观损伤的识别及量化提供精准数据支持。