基于点云数据的大曲率工件表面法向计算方法研究

航空航天构件装配制孔时对垂直度有严格要求,采用机器人等自动设备制孔时,为保证垂直度需要对每一个制孔位置的法向进行在位测量。现有的工件表面法向测量方式难以适应大曲率工件表面的测量需求。通过线激光扫描,可以获得反映工件局部表面详细信息的点云数据,在此基础上提出一种大曲率工件表面法向计算方法。首先研究了通过主成分分析(PCA)对局部点云数据进行平面拟合获得曲面法向的方法,然后选取了若干典型曲率,通过仿真生成点云数据,并分析了法向拟合误差的变化规律。通过试验验证了上述方法的有效性,结果表明,当点云选择范围在12mm以下时,直径为50mm的圆柱试验件的法向拟合误差可以保证在0.219°以下。

基于激光点云技术的架空输电线路目标建模方法研究

文章研究基于架空输电线路三维激光点云数据,通过点云自动分类(杆塔、导地线、地面、植被等)实现不同地物提取,在此基础上建立不同塔型模型库并进行特征分析,实现杆塔和导地线的类别提取,并进行精准空间坐标(X、Y、H)提取,实现架空输电线路重要巡检对象的精准定位信息获取,并以此规划基于输电线路三维点云数据的架空输电线路全自动巡检航迹规划,为输电线路去人机全自动巡检技术的研究提供技术支撑。

基于数据感知的气象算法调度框架设计与应用

气象产品加工任务往往由不同算法组合而成,其状态对数据源具有高依赖性。高效感知数据状态,并及时合理启动调度,对提升气象产品加工的时效性至关重要。设计并建设了基于数据感知技术的气象算法调度框架,对比测试结果分析表明:在实时分析数据源到报状态的基础上,数据感知调度实现数据到报即算法启动运行,任务调度延迟较定时调度显著降低,由3784 ms降至11 ms。数据感知调度作为气象大数据云平台加工流水线的核心能力,已在国省部署并实时运行。目前在国家级业务中支撑19种核心业务算法的高效调度,日调度次数约为6.67×10^(5),平均调度延迟为31 ms;在省级业务中支撑14种算法的高效调度,日调度次数约为8×10^(4),平均调度延迟为156 ms。此外,数据感知调度实现了气象业务上下游算法的无缝串联,可为解决气象业务间的脱节问题、提升气象业务间的协同性提供解决方案。

云原生数据湖服务平台的设计与实现

云原生数据湖已经成为数据管理和分析领域的研究热点,相关技术和应用也得到了广泛的关注和探索。数据湖部署存在着成本高、组件之间兼容性差等问题,存算不分离制约着数据湖平台延展性,缺乏完备的数据入湖体系容易引起数据湖沼泽的形成,导致用户无法从中提取数据价值。该文设计并实现了云原生数据湖服务平台,平台以Kubernetes为底层构建云原生环境,结合容器技术将数据湖组件镜像化,同时设计数据湖存算分离方案来提高数据湖平台的可扩展性和可移植性,并配合监控、组装生产线将镜像容器化,实现数据湖上云操作。并建立用户入湖作业与云原生计算引擎之间的桥梁,对入湖信息进行预处理,提供多类型作业以满足多元化入湖场景,以统一catalog的方式将数据写入数据湖中。实际运行结果表明,该平台既提高了数据湖平台的灵活性和可靠性,又确保了元数据和数据资产的规范性存储。

基于点云数据配准的输电线路异常检测方法

异常检测是输电线路运维中的重要环节,可为输电线路故障维修提供可靠依据。但现有检测方法命中率较低,且检测结果与实际运行线路的斯皮尔曼相关系数较低。针对现有方法的不足,提出了一种基于点云数据配准的输电线路异常检测方法。首先,利用三维激光扫描仪采集输电线路点云数据;其次,对采集点云数据中离散点进行降噪处理,并通过点云数据配准方法模拟输电线路状态;最后,通过与正常输电线路对比识别线路异常状态,以完成输电线路异常检测。实验表明,异常检测方法命中率高达96%以上,检测结果与实际运行线路的斯皮尔曼相关系数达0.9以上,同时,该方法在输电线路异常检测方面具有良好的应用前景。

车载激光点云斑马线提取方法研究

针对城市道路斑马线测量困难、既有基于点云数据识别提取斑马线方法存在较多弊端的问题,以车载激光扫描点云数据为基础,利用车载扫描系统点云扫描线对斑马线角点提取算法进行优化设计,通过OTSU算法分离斑马线点云,分别采用“扫描线数量-水平距离”频率分布直方图、移动判别窗口,结合RANSAC算法对斑马线长短边进行提取作业,通过斑马线长短边几何关系对斑马线角点坐标进行精确提取,依托实际工程项目对算法提取准确性进行分析验证,将斑马线角点提取结果与人工实测数据进行对比分析,通过中误差和距离均方根误差综合验证了斑马线角点提取算法的可靠性,为城市运营道路斑马线、标示线等道路特征线快速采集更新提供了新型技术方法。

基于图像识别的输电线路设备缺陷识别系统设计

因输电线路所处位置大部分为山区,受环境、气候等条件的限制,无法及时识别输电线路设备缺陷。为了能够保证输电线路正常运行,预防意外事故发生,提出基于图像识别的输电线路设备缺陷识别系统设计方案。通过调用图像识别程序判断线路的周围状况,将图像数据压缩发送到后台服务器,设置存储逻辑对画面分类和存档。将图像直接输入卷积神经网络,利用激活函数生成特征图,获得向量表达抽象图像,优化损失函数。分析输电线路点云数据分布的投射点,提取图像初值匹配,剔除离群特征点,实现线路设备缺陷识别。试验结果表明,所设计系统可以精确地识别出输电线路设备缺陷位置,误差较小,能保证输电线路运行安全。

基于深度学习的输电线路巡检无人机图像分类方法

由于点云数据的不规则性,对点云数据特征值的分类精度很难达到输电线路巡检要求。为此,提出基于图信号处理的激光雷达点云分类方法。该方法在处理不规则的输电线路图像信号时,可直接从原始点数据中生成特征值,从而提高分类精度。为了验证所提出方法的有效性,采取实物仿真的方式对算法进行验证,结果表明图像中的分类精度可达到90%。

一种基于现场点云及环境参数的导线弧垂测试计算方法

弧垂作为输电线路基本结构参数,不仅表明架空输电导线所处的力学状态,又直接影响着电气绝缘安全距离,一直是输电线路在线监测的焦点。该文基于机载激光雷达点云数据和实时环境信息,提出一种架空导线弧垂的实时监测方法。通过结合抛物线构型方程、输电线路状态方程和短时温升计算模型,实现了安装工况、首次激光勘测工况和第二次激光勘测工况3种状态下导线应力、温度和弧垂的转换。此外,基于某500kV实际线路的两次激光勘测弧垂数据和相应的实时环境信息,对弧垂计算过程中涉及的具有平均意义的参数进行修正,结果表明:修正后的参数可有效提升模型的计算精度。

基于机载LiDAR大面积点云数据采集及其精度检测——以贵阳市六城区为例

通过机载激光雷达(Light Detection and Ranging,LiDAR)按1∶1 000的比例对贵阳市六城区、贵安新区直管区和双龙新区(约3 000 km^(2))进行数据采集。为验证该点云成果精度满足何种应用场景的需要,在该区域选择分布相对均匀的房角、草地、成林、灌木、水田、旱地、硬化地表、苗圃、果园9类共计724个地物地貌点进行实地平面与高程精度检测,完成对数据精度的统计分析。该点云数据的精度统计结果,为同类工作从业者提供一定的参考。

顾及邻域几何特性的露天矿台阶线提取方法

台阶线数据是露天矿开采过程中的重要基础资料,也是确保露天矿高效、智能开采的重要前提。针对现有的基于点云的露天矿台阶线提取方法存在局部特征丢失、台阶线不连续等问题,将识别台阶线特征点转为识别几何特征面,从特征面轮廓中提取出台阶线特征点,由此提出了一种顾及邻域几何特性的露天矿台阶线自动提取方法。该方法首先对露天矿点云进行规则重采样,依据露天矿台阶平盘、坡面点云法向量与竖直平面夹角具有明显差异这一几何特性提取坡面的特征点云;在此基础上,采用区域生长算法分割坡面点云,通过凹包算法提取分割后的坡面点云轮廓边界获得台阶线特征点;最后利用三阶贝塞尔曲线拟合特征点以生成露天矿台阶线。为验证算法的提取精度,将台阶线与露天矿数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)叠加,并计算该方法提取的台阶线与实际台阶线的位置偏差。结果表明:该方法提取的台阶线完整且连续性好,与手工绘制的台阶线基本重合,能够满足比例尺为1∶2000的制图精度要求;运行效率高,对于面积为3 km2的露天矿,提取时间在4 min以内。证明所提方法能够准确、高效地提取露天矿台阶线,为实现露天矿山台阶线自动绘制提供重要的技术支持。

LiDAR技术在220kV架空高压线与水闸建筑物安全距离计算和分析中的应用

利用新型激光雷达测量手段,安全、高效、精准测量高压线位置,用于精准计算和分析高压线与建筑物安全距离,并通过数字模型模拟分析高压线极端条件下安全距离,并给出合理建议。

智慧运营信息化建设探索与研究

随着全国城市轨道交通行业的快速发展,智慧运营已逐渐成为现代城市轨道交通的重要发展方向,而城市轨道交通信息化建设在智慧运营中又发挥着重要的基础支撑作用。近年来,在城市轨道交通信息化建设过程中,企业紧密围绕国家“十四五”发展规划纲要,整体统筹规划,分步建设实施,在信息化基础设施、应用信息系统建设及业务数据之间互联互通等方面积累了丰富的建设经验,取得了丰硕的建设成果和显著的经济社会效益,加快了城市轨道交通企业的数字化转型步伐,提高了企业精细化管理及乘客服务水平,降低了企业生产成本。文章立足于城市轨道交通企业在智慧运营中的信息化建设过程,分析了信息化建设方案中的重难点问题,提炼了信息化建设成果,从社会方面和经济方面总结了取得的效益。

输电线路螺栓检测的激光点云数据自动化配准研究

输电线路螺栓较小,检测难度较高,易导致螺栓漏检、错误检测,增加故障和安全事故风险。因此,提出一种面向输电线路螺栓检测的激光点云数据自动化配准方法。建立激光点云数据均匀化空间,通过约束格网范围均匀点云数据特征量,完成抽稀化处理;在点云数据集中选取任意目标点,通过调节空间域和频率域高斯核函数大小均衡云数据噪声数值;使用k-means聚类算法对点云数据进行分类;根据点云数据的三维空间坐标,计算目标配准点与源点在不同方向上的坐标值,通过坐标对比完成自动化配准。实验结果表明,所提方法在不同高度、不同距离以及不同方向上的配准准确性较高,且RMSE指标数值最大值为0.3,表明配准值与真实值拟合程度较高,具有较高的配准精准度。

基于车载激光扫描点云数据的道路边线提取方法研究

为了在移动车载激光扫描点云数据中尽可能完整准确地提取道路边线,本文根据道路边界在点云场景中分布特征,提出了一种自动化的道路边线提取方法。首先,为消除无用点对道路边线提取的影响,在原始渐进式形态学滤波算法的基础上提出了一种改进的点云滤波算法,用于非地面点滤波,从而提高了点云滤波的运算效率和精度;其次,将地面点投影至二维图像上,并通过直线段检测算法(LSD)得到道路边线直线段;最后,通过直线连接和直线特征匹配实现最终的道路边线提取。通过对两组道路点云数据进行算法验证,结果表明,本文算法提取道路边线的完整率、准确率以及F-Measure均达到90%以上,验证了本文方法的有效性与适应性。

多传感器信息融合的复杂巷道形貌三维建图研究

针对井下无人驾驶所面临的巷道构图完整性较差、定位精度较低的问题,提出将多线激光雷达与毫米波雷达进行数据融合。通过坐标系转换将2种雷达进行统一,随后进行数据融合并通过点云分割和点云特征提取实现对巷道的三维图构建。最后,通过井下行车实验验证其在井下的适应性。实验结果表明:通过此技术绘制的巷道三维图,可清晰地显示出巷道内部存在的各项元素。车辆沿X轴、Y轴方向的数据最大误差绝对值分别为0.19 m和0.12 m,各阶段误差率均小于5%。由此可知,本文所提出的技术方法在井下复杂的环境下仍有较好的适应性,为井下无人驾驶技术以及提高辅运系统的智能化提供了一定的参考。

基于高分遥感图像处理技术的公路勘查方法研究

针对公路高分遥感勘测技术中,遥感图像易受天气干扰、数据分析精确度低等问题,研究了基于高分遥感图像处理技术的公路勘查方法。设计了双行信息采样电路以及采样信息保持电路,实现了公路勘查过程中的高清图像信息采集,由此避免因自身电源频率、外部磁场等因素的干扰而产生图像噪点,保证采集图像信息的准确性。此外,采用一种暗通道先验模型去云雾技术,能够有效排除云雾天气对遥感图像采集的干扰。通过基于Storm的大数据算法,提高系统的整体数据分析及传输能力。试验结果表明,该方法不仅增强了去云雾能力,还可以还原正常图像85%左右的图像特征点。该方法具有很强的数据处理、抗干扰以及数据传输能力。

基于机载无人机三维激光扫描技术的不动产测绘研究

由于数据采集阶段位姿状态的变化,导致对目标的测绘结果往往存在较大误差。为此,提出基于机载无人机三维激光扫描技术的不动产测绘研究。选用型号为飞越X6的六旋翼无人机机架作为搭载装置,基于棱镜技术的Livox Mid40激光扫描仪作为采集装置,在全覆盖的轨迹下采集目标不动产点云数据,基于匀速运动假设和线性插值的方法进行不动产点云数据的对齐校正处理后,引入了ICP算法匹配不同位姿的不动产点云数据,将匹配后的点云数据按照坐标定位到对应的三维坐标系,构建完整的不动产模型,并使用最小二乘法对提取的边缘点进行直线拟合,完成测绘。在测试结果中,对应的误差始终在0.01m以内。

改进随机抽样一致性算法在建筑物现状测量中的应用

作为点云数据处理的关键步骤,线面拟合的结果直接影响后续数据处理的精度。针对传统RANSAC算法在建筑物平面拟合过程中存在的效率及精度方面的问题,引入一种顺序法向量检测机制,通过增加拟合模型的角度约束条件,提出了一种改进随机抽样一致性算法(M-RANSAC)进行平面和边缘探测。通过与常规全站仪测量方法以及传统RANSAC算法进行结果对比,验证了本方法的可行性和有效性,并在珠江三角洲水资源配置工程沿线建筑物现状测量中得到了成功应用。

A search for evidence of small-scale inhomogeneities in dense cores from line profile analysis

In order to search for intensity fluctuations on the HCN（1-0） and HCO＋（1-0） line pro- files, which could arise due to possible small-scale inhomogeneous structure, long-term observations of high-mass star-forming cores S140 and S199 were carried out. The data were processed by the Fourier filtering method. Line temperature fluctuations that exceed the noise level were detected. Assuming the cores consist of a large number of randomly moving small thermal fragments, the total number of frag- ments is - 4 × 106 for the region with linear size - 0.1 pc in S140 and - 106 for the region with linear size - 0.3 pc in S 199. Physical parameters of fragments in S 140 were obtained from detailed modeling of the HCN emission in the framework of the clumpy cloud model.