基于多种三维激光点云获取技术的历史建筑测绘研究

三维激光点云获取技术能快速、精确、多方位获取物体的三维信息,为历史建筑测绘提供新思路。本文从三维激光点云获取技术特点及测绘历史建筑的适用性出发,介绍点云数据采集、多种数据融合处理的流程。以常州市历史建筑普查为例,论述常州市历史建筑三维激光点云获取到处理关键技术,点云成果精度符合历史建筑测绘要求,也为后续历史建筑保护和修缮提供了数据支撑。

基于PTS光栅扫描仪的模具点云获取工艺研究

模具增材再制造过程中,所得的点云结果常常出现碎片、空洞、噪点以及拼接精度较低等问题,不能满足后期实施增材再制造。从扫描角度、喷涂层数和光强3个方面对优质模具点云的获取作了研究。分别设计4种不同角度、6组喷涂层数以及4组光强的试验,比较相应的标记点识别、对比点云图的完整性以及拼接精度。结果表明,在该试验条件下,平面扫描角度0°、侧面扫描角度58. 1°、喷涂层数7层以及灰度值150所得到的点云拼接精度高,且扫描出的点云噪点较少,点云的完整性良好。

基于位姿状态的激光雷达点云帧间编码方法

激光雷达动态获取点云压缩在智能驾驶领域具有重要应用。为了应对点云序列时域冗余问题,本文设计了基于位姿状态的激光雷达点云帧间编码方法。在动态获取点云场景中,点云在三维空间上分布广泛且稀疏。对此,将其映射到二维距离图上。并在此基础上,结合激光雷达位姿关系,提出了一种高效的帧间预测编码方法,以消除时域冗余。由于三维物体遮挡的原因,激光雷达运动时易导致预测距离图产生空洞现象,影响预测编码性能。采用空洞填补方法可提高算法预测精度,并对预测残差进行量化和压缩。实验结果表明,相较于G-PCC等编码方法,所提出的方法在编码性能方面表现更为优越。

复杂环境下异形多目标识别与点云获取算法

研究了复杂环境下不同形状物体的快速识别、定位以及表面检测,旨在满足智能机器在线作业时对复杂环境中的目标进行同步性抓取以及表面检测等需求,讨论了异形物体的多目标快速识别、定位、立体匹配及点云后处理算法。首先,基于稳健主成分分析识别出场景中的新增目标,再运用改进k均值聚类对各目标进行图像定位。然后,通过支持向量机筛选出感兴趣区域,并借助外极线约束进行一维搜索获取双目图像中的待匹配区域,快速获得局部三维点云。最后,进行特定的点云去噪处理以减小误差。实验结果表明,相比于传统方法,本文算法有效缩短了程序运行时间,并有效抑制了由复杂背景引起的各种噪声,提高了在复杂环境下获取点云的精度和自适应性,是一种稳健、有效、快速的三维点云获取算法。

基于TCP/IP协议的施克LMS111点云数据获取研究

德国SICK公司生产的激光扫描器LMS111应用于工厂自动化的多种场合。然而配套的实时监控数据软件却不能将数据获取并存储在可存储介质中。本文基于TCP/IP协议及Socket技术实现了LMS111扫描点云数据获取,并提出了利用LMS111数据获取的关键问题。实验表明,开发的软件可以获取点云数据,并将其保存在文本文件中,也证明了目标物体为黑色是数据获取无效的条件。

基于点云和高清影像数据的文化遗产多分辨率三维重建

以不同类型的文化遗产为研究对象,提出了基于点云和高清影像数据的文化遗产多分辨率三维重建方法。该方法首先阐述了基于三维点云和高清影像数据的文化遗产三维重建的流程,然后提出了一种基于地理位置的不同分辨率遗址文物模型融合与展示方法。本文将该方法用于世界文化遗产——唐崖土司城遗址的虚拟展示,按照文物虚拟化方法精细重建了石人、石马、牌坊等文物模型,并且实现了文物模型和遗址模型的融合展示。

基于环形激光的物体内表面扫描

为解决传统线激光扫描方法对于物体内部点云数据获取的局限性问题,提出一种基于环形激光的扫描方法。首先标定出相机的内外参数,进而利用透视投影原理得到激光锥面上部分三维点。然后利用最小二乘法求得相机坐标系下的圆锥曲面方程。使用Hessian矩阵算法进行光条纹中心提取,再利用锥面标定得到的方程对物体内部进行三维点云数据的获取。获取的点云数据绝对误差小于3mm,相对误差小于0.6%,获取点云速率达到20000p/s。上述方法具有精度高、高效简洁、鲁棒性好等特点,可用于管道或隧道内壁三维测量和检测。

基于Ray Tracing的数字植株冠层光照分布研究

针对植株冠层光照模型精度不高、采集效率低的问题,提出了一种基于Ray Tracing的数字植株冠层光照分布计算方法。首先,通过Kinect 2.0获取两种盆栽植株的三维点云,对其进行预处理和三维重建;其次,通过改进的光线跟踪技术模拟植株冠层光照分布;然后,分析了不同时刻模拟植株累计光强与真实植株实际光照强度之间的关系。实验结果表明:两种植株的模拟光强与真实光强的RMSE分别为0.187 2和0.118 5,因此该方法具有实时性和可行性,可以为植株提供较为科学合理的整形和修剪参考。

EyesMap 3D图像建模技术在建筑物测绘中的应用

基于EyesMap平板扫描系统获取的3D图像数据,自动提取点云数据,并进行点云建模。对点云数据进行选择性切片,得到建筑物的轮廓线。同时,用实例介绍了整体方法的实现过程和效果。实践效果表明,利用平板扫描系统获取的点云数据,可以快速建立结构复杂、不规则的场景的三维可视化模型,相比较传统的三维激光扫描仪获取的海量点云数据及后期复杂繁琐的处理工作,平板扫描仪只需获取较少点云数据,且能利用系统的点云处理软件做到实时处理的能力,这样可以节省大量的时间和工作量。这种能力是现行的三维激光扫描仪所不能比拟的。

基于多个Kinect的三维照相技术研究

目前已研发出的三维照相设备在拍摄人体的过程中有着许多的不足,比如拍摄时间过长,最终效果不理想等。针对这些问题,提出一种新的基于多个Kinect的三维照相方法。

三维激光扫描结合BIM技术的古建筑三维建模应用

完备的图纸资料是古建筑加固、修缮的关键,当前大量古建筑的现存资料不能满足修缮的要求,因此对古建筑建立电子信息档案意义重大。原有建筑信息获取方法通过传统人工测绘结合CAD来实现,此方法效率低、成本高且测量过程中容易对古建筑造成二次破坏。鉴于此,依托青岛市广兴里里院,将三维激光扫描技术与BIM技术相结合,对古建筑从获取点云数据到特征线提取再到创建三维模型全过程进行研究,以期为损坏的古建筑进行恢复、再现和重建提供技术支持。研究表明,该技术能够达到建模精度,效率高,在测量过程中可避免对古建筑的破坏,可以为类似工程提供借鉴参考。

一种新的文物三维真实感虚拟模型构建方法

为了得到高几何精度、高纹理分辨率的文物立体虚拟模型,助力文物的数字化保护,文中提出一种新的文物三维真实感虚拟模型构建方法,并且具体应用于纹理特征复杂的西夏陶瓷器。采用三维激光扫描仪获取点云数据,专业的单反相机获取纹理数据,结合Lightroom、Photoshop、Panorama Maker、Geomagic Studio、3ds MAX软件处理技术,构建西夏文物三维真实感虚拟模型重建机制,以白釉碗文物三维重建案例对所研究的关键技术进行说明。实验结果表明,该方法操作简单,可快速、批量地在PC端呈现西夏文物三维真实感虚拟模型,为建立文物三维真实感虚拟模型数据库、制定文物实际修复方案等提供借鉴方案。

基于激光扫描的隧道超欠挖量检测方法

隧道超欠挖检测是爆破成型质量评估的重要内容,对保障施工安全极为重要。针对施工过程的爆破隧道截面特点,提出了基于激光扫描的隧道超欠挖量检测方法。以二维激光扫描仪和车载云台为主搭建三维扫描装置,利用该装置通过多点设站采集整个隧道的三维点云数据并将其转换到同一大地坐标系下,计算隧道中轴线并提取隧道截面,检测隧道截面的超挖区域与欠挖区域,运用微元的思想计算各区域内的超(欠)挖量。

土石方工程多手段测量及计算方法对比分析

随着测量技术的发展,获取土石方数据的手段日益多样。除了传统全站仪或RTK离散点获取方式,无人机机载LiDAR及三维激光扫描获取点云方式得到了日益广泛应用;与传统测量手段相比较,激光点云获取土石方数据增加了点密度,理论上可获得更好的测量结果。基于不同手段获取的点云数据,可采用不同的数据处理方法获取土石方测量结果,本文在讲述不同手段获取土石方测量数据的基础上,探讨点云数据密度与获取土方准确率的关系,并与传统方式进行精度比较,得到了一些有益结论,为基于点云的土石方量测量提供良好借鉴。

智慧带电作业系统三维辅助决策及数据可视化管理研究

通过激光点云扫描设备采集带电作业现场环境数据并进行分析处理,在系统中搭建点云仿真智能场景,实现在高仿真环境中模拟带电作业过程,减少前期勘探成本,提前在高仿真环境中验证施工设计方案的可行性,辅助作业决策。通过仿真模型导出的数据未来可直接作为带电作业机器人进行作业的初始参数,促进制定带电作业机器人的安全作业标准规范,降低现场作业难度,实现带电作业自动化、智能化转变。