金属封装微系统内部高压击穿和爬电问题的点云分析方法

面对金属封装高压隔离微系统内部潜在的击穿和爬电风险,结合高精度建模和图论思想建立一种新的可靠性分析方法,为产品的设计和测试提供有力保障。首先,将微系统三维模型转化为点云模型,经滤波和曲面重构形成可计算的数值模型;之后,根据几何特征和物理关系,将表面爬电问题和击穿问题分别等效为测地路径和欧氏路径的计算;并根据微系统布局方式优化Dijkstra算法,计算封装后的击穿和爬电路径;最终,参考实验标准判断产品风险等级。对照实验结果与计算匹配,精度理想,表明该方法对微系统相关问题的有效性。

基于深度学习的三维点云分析方法研究进展

点云是目前自动驾驶、机器人、遥感、增强现实(AR)、虚拟现实(VR)、电力、建筑等领域最常用的三维数据处理形式,深度学习方法能够处理大型数据,且可自主提取特征,因此点云深度学习方法已逐渐成为研究热点。本文综述了近十年来基于深度学习的三维点云分析方法的研究进展。首先给出了三维点云深度学习的相关概念;然后针对点云目标检测与跟踪、分类分割、配准和匹配以及拼接这4种任务,分别阐述了相应的深度学习方法的原理,分析并比较了各自的优缺点;随后整理了18种点云数据集和4种点云分析任务的性能评价指标,并给出了性能对比结果;最后总结了点云分析方法目前存在的问题,对进一步的研究工作进行了展望。

基于点云分析的大型立式液态石化产品储罐容量计量方法研究

采用点云分析的容量计量方法对大型立式液态石化产品储罐容量测量问题进行了研究。利用光学相位测距原理和光栅度盘测角原理，在伺服系统控制下，实现了立式罐圈板空间坐标点云的获取，空间点云位置允差达到2mm。并用迭代算法和最小二乘算法对立式罐测量点坐标的数据进行了分析处理，拟合出立式罐不同圈板处的等效半径。以1000m^3立式罐为比对试验对象，点云测量分析方法计算结果与国际仲裁标准围尺法测量结果的最大半径偏差为2．8mm。

智能装船中基于点云技术的船舶舱口数据分析

港口散货码头智能装船技术解放大量人工干预阶段,由算法与计算实现整套装船自动化逻辑,其中核心点在于靠泊待作业船只的舱口自动识别技术与作业过程中无人防护技术,本文主要介绍通过采集激光扫描仪数据与装船机实时数据,计算生成船舶点云空间模型,由自动识别算法计算船舶货仓在码头空间直角坐标系下的空间坐标,包括舱口尺寸、位置、高度等。将计算得到的舱口位置坐标信息下载到装船机PLC中,指导装船机实现无人化、自动化作业,以此增强港口自动化程度。

基于特征负反馈卷积的点云分析方法

针对不规则性、无序性和稀疏性给点云分析带来的困难与挑战,提出了融合局部信息提取与全局特征推理的点云分析方法。首先,为了更加有效地进行局部点分组,使用结构感知K近邻(KNN)搜索局部邻域点。其次,基于边卷积改进提出一种特征负反馈卷积模块,在映射的高维空间中提取更为准确的局部特征。此外,设计了基于注意力机制的全局语义推理模块,通过强调不同区域的分组点来避免潜在的信息冗余,从而全面地获取点云特征。通过在公开的点云数据集ModelNet40和ShapeNet上进行测试,该方法总体分类精度和总体平均交并比分别达到93.8%和86.4%,定量的评估指标以及定性的可视化实验证明了该方法的准确性和鲁棒性。

基于点云数据的黄土公路边坡病害识别

公路边坡病害巡查是高速公路安全运维的重要工作之一。鉴于当前人工巡查的局限性,提出了一种基于无人机倾斜摄影技术实现三维重建和点云数据分析的公路边坡坡面病害巡查方法。研究结果表明:无人机倾斜摄影可以快速获得研究区的实景影像和点云数据,通过三维模型重建和点云数据分析,能够高效定量地识别出坡面变形、冲沟以及排水沟淤堵等边坡病害;点云数据对比算法对边坡病害识别结果有较大影响,相比最邻近点云比较方法和基于法向量的点云比较方法,点云网格比较方法更适用于公路边坡坡面病害识别。该方法提高了边坡巡查的效率,弥补了人工巡查的不足。

浅述地面三维激光扫描技术及其点云误差分析

近年来,地面三维激光扫描技术的快速发展,使空间数据的获取能力得到了显著提高。地面三维激光扫描技术将使传统的工程测量从静态的单点测量发展到动态的跟踪测量和三维立体测量领域。地面三维激光扫描在土木工程、地形测量、路桥设计、地理数据采集、建筑物变形监测等诸多领域都获得了成功的应用,为城市规划及数字城市等宏观领域的广泛应用提供了条件。本文简单阐述了地面三维激光扫描技术的基本工作原理、点云误差分析及国内外的工程应用实例。

面向地面点识别的机载LiDAR点云分割方法研究

提出一种面向地面目标识别的机载LiDAR点云分割方法。方法首先求每个激光脚点的法向量和残差,由此确定种子点和种子平面;然后对种子点进行区域生长,生长的过程中以邻接点到种子平面的距离和邻接点与种子点的法向量角度差作为相似性的度量标准;当全部的扫描点都被划分,则算法终止。实验表明,文中提出的分割方法,对于城区区域和农村区域的地面目标有很好的识别效果。

基于全局与局部特征对比的点云自监督学习

传统的有监督学习依赖大量的标签数据,而收集标签数据通常是昂贵的.因此,提出一种通过对比点云的全局和局部特征的自监督学习算法,包括数据构造和对比学习2个阶段.在数据构造阶段,通过不同的局部视角和局部子结构生成全局物体的局部区域;在对比学习阶段,将全局物体和局部区域分别依次输入编码器、投影层和预测器得到全局和局部特征,使用基于对比学习的目标函数增强全局和局部特征相似.通过在2个公开数据集ModelNet40和ShapeNet上与Info3D等自监督学习算法对比,实验结果表明,所提算法在无监督点云分类和小样本学习任务上的分类准确率得到显著提升,并且在训练数据匮乏时比现有算法具有更强的鲁棒性.

基于LiDAR的建筑物震害分析

激光雷达技术（1ight detection and ranging，LiDAR）是近年来在摄影测量与遥感领域发展起来的新型技术，在地震灾后评估工作中的应用仍处于探索及起步阶段，但已经展现出巨大的应用潜力。本文从震害评估的需求出发，基于地面LiDAR技术，深入研究了地震灾区建筑物点云数据采集及处理的方法，在此基础上进行震害信息提取及联合分析。主要研究内容总结如下.

徕卡P50三维激光扫描仪在地铁隧道竣工测量中的应用

【目的】地铁隧道竣工测量成果将直接影响地铁隧道后期建设工作。研究三维激光扫描仪在地铁隧道竣工测量中的应用流程和数据处理方法,为同类项目提供参考。【方法】以武汉市轨道交通19号线隧道的竣工测量为例,先介绍徕卡P50扫描仪的测量原理和仪器特点,再阐述外业数据采集、点云预处理和点云分析的方法。【结果】对隧道点云数据进行隧道收敛和椭圆度分析、错台分析及渗漏水探测等,并将分析结果与全站仪测量结果进行对比。【结论】三维激光扫描数据与全站仪测量数据的较差大部分集中在1 cm内,二者较差在3 cm内的占比为99.3%。因此,徕卡P50扫描仪的精度能满足隧道监测要求,在竣工未铺轨隧道的竣工测量中的应用效果良好。

精密单点定位在背负式移动激光扫描系统中的应用

部分利用DGPS技术的移动激光扫描系统的点云数据质量很大程度上受移动轨迹的解算精度影响。针对DGPS必须架设基站的局限性,以背负式移动激光扫描系统为例,使用精密单点定位(precise point positioning, PPP)技术对背负式激光扫描系统的移动轨迹进行解算并进行PPP内符合精度分析。文中通过GPS-RTK分别对PPP与DGPS辅助获取的点云数据精度进行检测,将两种技术获取的点云数据精度进行对比分析。试验结果表明:利用PPP辅助获取点云数据精度与DGPS辅助获取点云数据精度相当,PPP代替DGPS应用于背负式移动激光扫描系统完全是可行的。

钢卷库随天车移动的三维扫描与钢卷定位的研究与应用

《中国制造2025》将钢铁工业作为重点发展十大领域的基础之一,加快钢铁工业的智能制造技术升级成为重点研究与应用方向,库区中自动实现钢卷定位成为钢卷库区实现无人化自动吊装的重要及核心技术。文章旨在研究通过控制天车无人化运行实现随天车移动的三维扫描设备完成库区钢卷扫描,并通过分析计算三维扫描设备采集到的点云数据获取钢卷库区内具体坐标的目的,并应用于实际钢卷自动吊装过程中。

基于LiDAR三维数据的路面平整度横向分布差异特性评估方法

路面平整度是进行道路养护决策的重要依据,传统检测手段受限于其设备结构,仅能获取路面上单一轨迹的平整度数值,难以表征路面横向不同断面的平整度分布情况。针对这一问题,利用高精度激光雷达(Light Detection and Ranging,LiDAR)采集路面的三维点云数据,提取了路段横向典型位置测线的高程信息,结合方差分析与Kruskal-Wallis非参数检验等方法,分析不同横向测线平整度数值是否具有显著性差异,并基于上海市超过25km的实测道路数据总结了平整度横向分布的差异特性。结果显示:就单一路段而言,不同测线的国际平整度指数(International Roughness Index,IRI)具有明显差异,从分布上来看,仅在相邻纵断面间距超过2.5m时,平整度分布才具有显著差异,而其他情况下各测线的平整度分布无显著性差异;但从多路段平整度分布来看,路面平整度横向分布是否具有显著性差异与路段本身属性相关。路段平整度分布离散性越强的道路,其各测线平整度结果具有显著差异的概率就越大。由此可知,基于LiDAR的多测线路面平整度可以有效反映路段的平整度分布情况,避免单一测线造成的测量误差。

水下抛石工程质量检验与评定规范修订的探讨

水下抛石工程事关堤防安全,涉及水运、防洪,做好工程质量检测意义重大,相应交通以及水利方面的规范是工程质量的重要保证。根据工程质量检测的需要与技术理论发展的现状,以《水利工程施工质量检验与评定规范》为例,对所述规范提出修订建议,主要涉及水下抛石工程的数据采集与数据处理两个方面。研究表明水下三维地形全覆盖检测较断面检测,可提高工程质量检验的效率,增强质量检验科学性。内容主要包括研究栅格建模比对与点云变形分析的算法、误差及其优缺点,对栅格尺寸与点云采样间隔进行了分析并建议其纳入规范。在理清测点增厚合格指标、总测点数合格率、抛石方量等几项关键指标相互关系的基础上,提出修订建议。

基于3D LiDar数据的城区植被识别研究

提出一种基于支持向量机(SVM)的三维LiDar数据分类方法:利用kd-trees存储无序的点云数据,在局部邻域中利用点云数据间的几何关系估算植被表面特征值;将密度值和高程差值作为SVM输入特征变量,利用基于径向基函数的SVM方法实现植被点云数据的分类。实验结果为:OA分类精度达到94.31%,Kappa系数为89.53%。该方法操作性较强,在分类精度及计算效率方面比传统方法具有优势。

1000MW核主泵导叶体型线检测新方法

为了检测核主泵水力部件数控加工完成后叶片型线的偏离程度,提出了一套水力部件的检测和评定方法.采用逆向工程点云分析软件(Poly Works)与三维扫描设备相结合,测量导叶体模型叶片与产品叶片进出口压力、吸力面三坐标,同时计算叶片型线偏离的均方根偏差.通过对叶片进出口型线测量数据的统计处理和理论分析,提出叶片进出口型线偏离角度Δβ的计算公式、叶片间叶距角Δφ的偏离公式以及部分叶片型线偏离的修正公式K.结果表明:该方法能够准确有效地检测水力机械叶片型线的分布,保证了各型线有相同的包角.以国内福建福清核电站12号机组以及秦山一期扩建工程方家山核电站主泵导叶体翼型的检测与评定分析为例,经主泵全流量试验验证表明,与数值分析结果相比,主泵流量满足规范偏离设计流量的±2.5%,扬程偏离±1.5%的要求.

三维激光扫描技术在海岸地貌演变实验中的应用

该文研究了海岸地貌演变实验的大尺度地形模型测量面临的问题,提出引入三维激光扫描技术进行大范围地形快速高精度测量的解决方法,介绍了三维激光扫描技术以及点云数据处理和分析方法。通过开展海岸演变模型实验,利用自主开发的点云数据处理软件得到等高线、剖面图、侵蚀量等实验结果。该技术的应用大幅提升了水动力动床模型测量工作效率和结果可靠性。

移动三维激光扫描技术在隧道结构监测中应用

我国地铁隧道监测主要以全站仪为主的传统测量,监测点有限,监测过程缓慢,难以全面反映隧道结构的变形。本文针对地铁隧道结构特点,提出了一种基于新型移动式三维激光测量技术的隧道结构监测方案。首先利用移动激光扫描获取高密度点云数据;然后通过自动识别提取隧道顶部的环片拼接缝,以此为基础结合点云数据提取各环片断面信息,对环片结构进行分析;最后利用综合数据管理平台对各类监测成果进行管理分析,实现隧道结构变化的科学管理。实际工程应用表明,该方案监测结果准确、成果分析与管理更加科学,满足隧道健康监测的需求。

基于激光扫描的立式金属罐容量计量方法

针对传统大容量计量方法存在的准确度低、工作效率低、劳动强度大等缺点,提出一种基于激光扫描的立式金属罐容量计量方法。建立立式罐容积计算数学模型,分析具体实施过程,研究激光点云数据处理的关键算法,通过对点云数据沿罐水平方向计算截面积,并沿罐垂直高度方向积分,自动计算出不同液高下的容积值。选取一标称容量为1 000 m^3的立式罐作为试验对象,测量结果表明,该方法具有良好的重复性和复现性;并以1 000 m^3、2 500 m^3、5 000 m^3 3种不同标称容量的立式罐分别进行测量试验,提出的方法与全站仪方法的容积测量相对偏差最大值分别为0.072 9%、0.032 9%、0.058 2%。