基于SteamVR激光扫描的点云图像界面交互设计

三维空间信息是现今测量领域关键数据之一,主要获取手段为激光扫描技术。激光扫描目标获得的点云数据体量较大,要想将其转换为二维点云图像数据应用,需要较高超的界面交互功能,提出基于Steam-VR激光扫描的点云图像界面交互设计方法研究。选取SteamVR激光扫描设备,获取目标点云数据,采用拉普拉斯滤波算法去除点云数据中的噪声,通过主成分分析法提取点云数据的特征点与特征线,构建相应的点云图像模型,利用四叉树空间检索模式检索、调度点云数据,结合曲面细分技术与Instancing技术渲染点云图像,从而实现了点云图像界面的交互功能。实验数据显示:在不同实验工况下,提出方法点云数据检索效率最大值为96%,点云图像绘制质量因子最大值为9.4,点云图像渲染时延最小值为17 s,充分证实了提出方法界面交互效果更佳。

基于SteamVR激光扫描的手指位置检测系统设计

在面向虚拟现实的人机交互系统中,用户的手指位置是系统实现交互命令输入、碰撞检测和力触觉建模的关键参数。以SteamVR激光扫描技术为基础,设计了三维空间中的手指位置检测系统。通过依附于指尖的TS4231芯片获取并转换光学基站(Lighthouse)发射的激光信号,由下位机采集数字信号并通过串口传送至上位机,最终在上位机完成手指与虚拟环境的交互。实验结果表明,所设计系统的相对测量误差低于2%,能够较好地满足手指与虚拟环境的交互要求,对于促进面向自然交互的虚拟现实技术的发展具有重要意义。

新型旋转激光扫描系统轴系调整与误差标定

旋转激光扫描系统是一种基于精密转台结合多路激光的空间多目标并行角度传感系统。为改善系统光源性能,设计了一种采用光纤从外部导入光源的新型轴系结构。但是当激光以一定角度穿过中空的转轴进入镜组后,若倾斜入射柱镜,将导致出射的扫描光面型发生变化。针对此问题,研究了一种基于平行线的传递性的激光光轴姿态的调整方法,并借助激光跟踪仪测量平台,分别对光轴与转轴轴系进行拟合,建立了对光轴倾斜误差的标定方法。实验结果表明,调整后光轴与转轴轴线的空间夹角优于0.15°,完全满足扫描光截面中心直线度对激光入射柱镜的角度要求。该调整方案可用于系统的装配环节,使扫描光更加接近理想平面,有助于系统测量精度的提升。

基于摆动激光扫描的GMAW焊缝成形调控

将摆动激光与GMAW工艺复合,利用“8”字形摆动激光扫描液态熔池,对其温度场和流场进行调控,以改变熔池温度梯度,主动调控熔池流动以改善焊缝成形.在6061铝合金板材表面进行堆焊试验,重点探究了光丝间距、摆动幅度、激光功率对于焊缝成形的影响,采用高速摄像机拍摄激光扫描熔池过程.结果表明,摆动激光扫描可以有效抑制成形缺陷的发生,当摆动激光扫描熔池中部时可以获得最佳的焊缝成形效果.摆动激光扫描降低了熔池温度梯度分布,同时激光扫描产生的激光蒸发反力可以驱动熔池流动,促进了液态熔池的流动铺展,从而有效抑制了不规则焊缝成形缺陷,减少焊缝内部气孔和裂纹缺陷.调节摆动激光摆幅可以在一定范围内对焊缝宽度进行调控.

地面激光扫描点云与无人机影像点云融合应用

通过建立高精度的桥梁三维点云模型,检查桥梁病害情况并拟合绘制出桥梁线形。首先以无人机近景摄影、环绕飞行、井字飞行获取某双线特大桥梁主体与细部纹理数据,然后将不同航线采集的数据在Context Capture软件里面进行三维重建,将桥梁主体与细部影像融合生成完整桥梁点云1。运用Trimble SX12仪器完成对桥梁一体化扫描,获得完整桥梁点云2。提出基于双向KD-tree优化的ICP(Iterative Closest Point)算法对无人机航摄桥梁点云1与地面激光扫描桥梁点云数据2进行配准融合,加密后的桥梁点云用于建立运营铁路双线特大桥精细化三维实景建模。提出基于KD-tree的PCA(Principal Component Analysis)算法完整提取出桥梁吊索点云,运用最小二乘法拟合出桥梁拱轴线线形、RANSAC算法拟合出桥面线形。通过与单一无人机、单一地面激光扫描精度及完整性对比分析,以验证融合建模的有效性。研究结果表明:融合建模的模型水平精度1.71 cm、垂直方向精度1.25 cm,较单一无人机建模精度在水平与竖直方向分别提升16.59%与20.89%;融合建模的完整性为98.17%,纹理效果更加真实,并检查出桥墩存在蜂窝麻面、渗水等病害,拱肋存在涂装锈蚀、破裂等病害。该研究可为桥梁三维点云模型应用研究提供思路参考,具有较好的应用前景。

基于激光扫描的电子档案异构时态数据检测方法

研究一种基于激光扫描的电子档案异构时态数据检测方法,该方法利用激光扫描获取数据并生成电子档案。针对电子档案中的数据实施缺失数据填补和离群数据处理。提取电子档案数据的递归率、仙农熵以及歪度三个特征。结合随机森林算法,输入递归率、仙农熵以及歪度三个特征,得出电子档案异构时态数据类型。结果表明:1处和3处边坡工程的位移处于轻微状态;2处边坡工程的位移处于严重状态;4处边坡工程的位移处于安全状态;5处边坡工程的位移处于较严重状态。所研究方法的Kappa系数达到相对最大值,说明所研究方法的检测能力更高。

基于三维激光扫描技术的竣工盾构隧道渗漏水检测

渗漏水是隧道常见的病害,长期渗漏会导致隧道结构开裂、裂缝、钢筋腐蚀,威胁到隧道运营安全,因此对其检测一直受到重视。本文利用三维激光扫描技术实现了竣工盾构隧道渗漏水的位置及面积的自动检测。首先采用架站式三维激光扫描仪采集竣工隧道点云,基于修正后的反射强度值生成隧道衬砌表面灰度图,再采用膨胀法与腐蚀法对灰度图像进行预处理;然后利用连通域算法计算渗漏水位置及其面积;最后结合实际工程验证本文方法的实用性及准确性。结果表明,应用本文方法竣工隧道的渗漏水检测准确率达92%。

基于3D激光扫描技术的粗集料三维形态特征分析

为了能够建立精确的沥青混合料细观力学模型、优化混合料性能,需要先构建具有真实形态学特征的集料模型并计算分析集料形态参数,利用3D激光扫描技术采集了辉绿岩、石灰岩、玄武岩与卵石4种集料共500颗样本的三维点云数据,通过球谐函数简化集料模型,建立了三维集料样本库。归纳总结了现有集料的形态指标,通过皮尔逊相关性分析,选取F_(I)、A_(I)定量表征粗集料三维形态特征,对不同种类以及粒径集料的F_(I)、A_(I)进行统计分析。研究结果显示:当球谐序列阶数为10,三角形映射网格数为643时,简化后集料模型基本形状、体积与表面积均与真实集料非常接近;集料的F_(I)、A_(I)服从正态分布与对数正态分布,且随集料类型和粒径的变化而变化。

三维激光扫描点云的岩体产状智能识别研究

目的为了降低传统的人工测量方式带来的工作量大、效率低、工作环境恶劣等影响。方法提出在深部工程或高陡边坡的地质工程测量中,采用三维激光扫描技术获取岩体结构面点云数据,结合一个特制三角形标靶将三维激光点云的局部坐标系下的法向量转化为大地坐标系下的法向量,再利用区域生长算法对结构面产状进行智能识别和输出。结果试验结果表明,利用Delaunay三角剖分三维点云表面的重建,在改进区域生长算法对点云数据的处理下,能够对大批量数据快速处理并获得结果,其独特的空圆特性、剖分中产生较少的畸形三角形和耗时极少的运行时间非常适合海量的点云数据的计算。结论和传统方法相比,该方法具有快速、自动、高精度和远距离测量的优点,对无GPS信号或者GPS信号弱的岩爆频发地区的地质测量具有重要意义。

基于车载三维激光扫描的城市道路竣工测量探讨

车载三维激光扫描系统融合了多种传感器和数据源,可以自动、迅速地获取道路的全方位信息。其扫描速度迅捷、数据信息丰富、精确度高、采集过程安全简单,并能节省人力。此技术显著提高了外业生产效率,并降低了生产成本。对车载三维激光扫描技术在道路工程竣工测量中的内外业处理流程的研究结果表明:该技术的精度可达到1∶500测图精度要求,满足城市高架路竣工规划测绘的精度需求。该技术方案是切实可行的,且能高效地提高生产效率。

移动式三维激光扫描在轨道交通结构变形监测中的应用

针对轨道交通作业窗口“受限”且传统测量手段无法全面获取隧道状态的问题,本文借助移动式三维激光扫描系统,结合实际工程案例对轨道交通结构进行检测,首先推导了三维激光扫描的基本原理和坐标转换数学模型,通过外业数据采集、内业数据处理获取了隧道点云数据。对比分析临近地铁隧道的深基坑项目施工前后三维激光扫描数据,结果表明:基坑施工过程对隧道结构产生了一定影响,且基坑正对影响区域结构变形最大,外扩影响较小,净空收敛累计变化量最大,为15.4mm。同时使用全站仪对三维激光扫描获取的净空收敛结果进行精度评估,结果证实了:移动式三维激光扫描测量隧道净空收敛和全站仪测量净空收敛累计变化量总体一致性较好,其中83.33%的监测断面累计变化量互差小于2mm。

超广角视网膜激光扫描成像系统在DR筛查中的应用评价

目的评价超广角视网膜激光扫描成像(UWFSLO)在糖尿病视网膜病变(DR)筛查中的应用价值。方法采用横断面研究,选取2016年10—12月在河北省唐山市开滦康复医院行DR筛查的2型糖尿病患者1288例2304眼,收集患者一般信息,完成UWFSLO和45°水平两视野数字彩色眼底照相检查,比较DR的检出及分级水平。不同眼底检查对DR分级的一致性采用Cohen Kappa检验。结果去除成像不清晰及缺失的图像,最终1857眼纳入分析。彩色眼底照相、UWFSLO复合彩色图像及绿通道图像对DR的检出率分别为31.3%(581/1857)、44.5%(826/1857)和43.4%(807/1857),差异有统计学意义(χ2=85.547,P<0.001),其中UWFSLO复合彩色图像、绿通道图像对DR的检出率均高于彩色眼底照相,差异均有统计学意义(均P<0.001)。45°水平两视野数字彩色眼底照相与UWFSLO复合彩色图像在DR检出分级之间的一致性一般,Kappa值为0.375(P<0.001),完全一致性为64.08%。UWFSLO绿通道图像与复合彩色图像对DR分级的一致性极好,Kappa值为0.953(P=0.008),完全一致性为98.17%。UWFSLO复合彩色图像对微动脉瘤(MA)、视网膜内微血管异常(IRMA)、视网膜新生血管(NV)病变的检出水平均低于绿通道图像,差异均有统计学意义(Z=-16.489、-4.198、-2.111,均P<0.05)。结论UWFSLO较45°水平两视野数字彩色眼底照相对DR的检出及分级评估水平更高,其中绿通道图像在MA、IRMA和小的NV病变检出上更为出色。在大规模人群DR的筛查及诊断中,UWFSLO具有较好的应用价值。

三维激光扫描技术在解决工业驱动汽轮机装配干涉问题的应用与研究

详细阐述了三维激光扫描技术在工业驱动汽轮机装配上的应用,对三维激光扫描的关键技术(高精度测量、快速扫描、虚拟装配等)进行了分析研究,提出了通过高效装配仿真技术解决工业驱动汽轮机部套装配干涉问题的方案,探索并总结了一套适合汽轮机部套虚拟装配预防装配干涉的技术。

三维激光扫描技术在建筑变形监测中的应用

三维激光扫描技术是通过利用高速激光扫描测量的方法,复建出1∶1三维点云模型的一种全新技术手段。在广西壮族自治区某商务主楼钢结构变形监测中,通过运用三维激光扫描技术获取建筑信息,并结合点云处理软件、CAD插件等软件,进行数据全面分析,完成对该超高层建筑物钢框架主体水平方向的变形监测。由此总结出三维激光扫描技术在建筑变形监测中的应用流程,为未来建筑的变形监测提供借鉴参考。

基于三维激光扫描的高陡边坡勘查与支护设计

以广东清远银湖城复杂高陡边坡为依托,采用三维激光扫描技术,查明边坡的空间展布形态、优势结构面的空间分布特征,为边坡设计提供依据。基于三维激光扫描调查和边坡稳定性评价结果,对挖方土岩组合高边坡,上部土体采用“放坡+锚杆格构梁”,中下部岩体采用“削坡+马道挡石墙”的治理措施;对填方边坡,采用“强夯加固+扶壁式或重力式挡墙直立式支挡+坡率加筋土+坡面浆砌石格构梁防护相结合”的治理措施。生态修复效果良好,经济效益显著。

基于机载激光扫描和倾斜影像匹配的点云构建及差异性分析

点云是三维空间数据的重要组成部分,机载激光扫描和倾斜影像匹配是两种主要点云构建技术,具有共性与差异性。本文旨在分析机载激光扫描和倾斜影像匹配技术构建点云的差异性,首先阐述了机载激光扫描和倾斜影像匹配点云构建的具体方法,然后结合案例,从点云构建效果、数据完整性、密度、精度和植被穿透性等方面进行比较和分析。结果表明,两种技术构建点云都具有较好的数据完整性,均能生产高密集点云,远超规范要求,精度相当且较高,但是激光扫描在遮挡区有漏洞,影像匹配局部盲区细节失真;激光点云具有较好的穿透性,能实现不同植被覆盖区域地面点云构建,而影像匹配点穿透性差,在密集植被区域存在缺失甚至不能构建地面点。研究结果为后续点云构建方法的选用和优化提供了参考,具有一定的研究与应用价值。

三维激光扫描技术在历史建筑测绘中的应用——以闽清县历史建筑测绘建档项目为例

历史建筑作为城市的文脉,承载着一座城市的历史,受各种因素影响遭受不断的侵蚀甚至灭失,其保护形势越来越严峻。文章以闽清县历史建筑保护测绘为例,采用三维激光扫描技术,结合无人机倾斜摄影技术,对历史建筑真彩色三维点云模型建设进行了探索研究,为历史建筑的测绘资料建档和文物保护工作积累了宝贵的技术经验。结语对该技术进行了总结分析,认为三维激光扫描技术不仅能大幅提升工作效率和测量成果精度,还可实现历史建筑三维可视化,具有广阔的应用前景。

三维激光扫描与BIM技术融合的城市轨道交通地下建筑物三维建模方法

本文将三维激光扫描技术与BIM技术相结合,实现了城市轨道交通地下车站、隧道及附属设施的三维建模。通过激光扫描仪获取点云数据,利用点云处理软件进行预处理,包括拼接、去噪和精简等操作;然后利用特征点云提取方法结合BIM建模软件和可视化编程技术,有效解决了传统测绘方法无法获取和处理复杂地下建筑物信息及BIM模型中信息孤岛问题。本文方法对未来城市轨道交通工程建设和运维管理的信息化和三维可视化具有重要意义。

基于液晶偏振光栅的大口径激光光束扫描系统

非机械式激光光束扫描系统具有体积小、重量轻、易集成等优势,在激光雷达、激光武器和激光通信等领域具有较大的应用前景,其通光口径决定着设备的工作距离、扫描精度和目标摧毁能力。基于液晶偏振光栅设计了一种全电控制的大口径激光光束扫描系统。采用液晶偏振光栅和液晶空间光调制器的协同工作方式,实现光束的大角度连续扫描;设计了光束扫描系统,并重点分析了级联液晶偏振光栅组的控制策略,给出了具体控制方法。最后,进行了激光光束的初步扫描实验,实现了70 mm口径光束在−16.575°~16.575°的偏转。该研究结果为激光光束的非机械式扫描控制提供了技术支撑,并在大口径激光扫描系统应用方面进行了初步探索。

选区激光熔化扫描间距对AlSi10Mg合金致密度的影响

在确保熔池的稳定性基础上,采用AlSi10Mg合金单道选区激光熔化(SLM)试验确定了激光功率和扫描速度的合理范围,分别为150~180 W,600~1200 mm/s。选择180 W、800 mm/s,以及170 W、600 mm/s两组参数进行多道多层SLM试验,研究扫描间距(0.05~0.16 mm)对合金致密度的影响,以及扫描间距和拉伸方向对拉伸力学性能的影响。结果表明:致密度随着扫描间距的增加呈现先增加后减小的趋势。过小的扫描间距会产生球化颗粒,恶化致密度;而扫描间距过大时,熔池的搭接区下方会有未熔化粉末,降低了致密度。当拉伸方向和扫描方向垂直时,合金的抗拉强度和伸长率随着扫描间距的减小而略微增加,而且合金的拉伸性能明显好于拉伸方向和扫描方向平行时的。