Monitoring slope deformation using a 3-D laser image scanning system: a case study

An ILRIS-36D 3-D laser image scanning system was used to monitor the Anjialing strip mine slope on Pingshuo in Shanxi province. The basic working principles, performance indexes, features and data collection and processing methods are illus-trated. The point cloud results are analyzed in detail. The rescale range analysis method was used to analyze the deformation char-acteristics of the slope. The results show that the trend of slope displacement is stable and that the degree of landslide danger is low. This work indicates that 3-D laser image scanning can supply multi-parameter, high precision real time data over long distances. These data can be used to study the distortion of the slope quickly and accurately.     

基于激光线扫描的双目立体视觉测量方法研究

为实现工业中汽车、飞机、骨骼和模具外形等物体的三维重建,介绍了基于激光线扫描的双目立体视觉三维测量系统.2个摄像机同时摄取一个扫描激光光条图像,经过图像预处理、光条特征点提取、图像匹配,利用视差计算出光条上所有点的坐标值,即光条处物体的三维信息.通过坐标系之间的转换把各光条统一到同一世界坐标系下,得到整个物体的三维重建.利用该系统对一标定块进行测量,空间距离误差小于0.1 mm,并对鼠标进行扫描测量,得到其表面的三维数据,基本满足逆向工程的要求.     

一种新型低存储二维离散小波变换架构

由于现有二维离散小波变换硬件结构通常存在输入图像存储空间较大和硬件资源消耗较高的问题,制约了系统的硬件效率提升．为此,调整了输入数据的时序,设计了一种基于提升算法的新型二维离散小波变换架构．采用了横向并行、数据错位的三输入扫描方法,降低了处理模块的硬件资源消耗,同时消除了片外存储的需求．对于一幅长宽为N×N的输入图像,系统的总存储需求缩减为9N字节．经过硬件分析,对比其他现有结构,本架构的硬件效率提升了8％以上．     

卫星光通信高速精确跟踪瞄准实现技术

为了实现卫星光通信高速精确的跟踪瞄准,利用模块化思想设计,设计了一套采用目前先进的DSP技术的嵌入式系统,实现卫星光通信精确跟踪瞄准中快速图像跟瞄控制.该系统以TI公司高性能DSP芯片TMS320C6713B为图像实时处理单元,利用复杂可编程逻辑器件(CPLD)和现场可编程门阵列(FPGA)分别对由图像传感器CCD采集的图像数据进行实时采集和显示.在该平台上,运用最大类间方差法求得最佳图像分割阈值,将图像分割后利用质心算法精确计算光斑形心坐标;根据目标的真实运动轨迹对光斑运动趋势进行估计,使系统工作于预测跟踪状态,保证了卫星光通信跟瞄控制的响应带宽要求.实验结果表明,当CCD的视阈为100×100时,系统图像处理速度可以达到625帧/s.     

基于SEM图像的细颗粒泥沙絮体3维分形研究及其应用

具有分形特征是细颗粒泥沙絮体的重要特性,为了解决目前主要是通过絮体SEM图像研究其2维分形特性的问题,利用SEM图像灰度值重建细颗粒泥沙絮体3维图像,通过MATLAB编程用盒计数法计算絮体3维分形维数;然后基于絮体3维分形维数,推导出细颗粒泥沙静水沉降时清浑交界面的沉降公式,并将其应用在滇池底泥清混交界面的沉降计算中,其计算误差在5%以内。结果表明,直接利用絮体SEM图像计算絮体3维分形维数是可行的,避免了图像处理中人为误差的引入,且通过其推导的沉降公式可用于计算清混交界面的沉速。     

磨粒三维表面形貌获取技术的研究

在磨粒分析研究领域，磨粒二维特征研究已经比较成熟，但是根据二维图像无法准确获取磨粒表面的三维形貌信息，磨粒的三维图像能给研究者提供更完全更丰富的信息，因此，开展磨粒的三维表面形貌研究具有重要意义。欲开展磨粒的三维研究，首要的难题是磨粒表面高度数据的获取。激光共焦扫描显微镜(CLSM)及其图像处理技术的发展为获取磨粒的三维表面信息提供了契机。研究开发了基于Bio-rad Radiance 2000激光共焦显微镜的磨粒三维表面形貌获取技术，结果表明具有良好的应用效果。     

彩色结构光三维成像技术

提出了一种新颖的基于彩色编码结构光的新型三维成像技术．这种方法以颜色作为物体三维信息的加载和传递工具,以彩色CCD摄像机作为图像获取器件,通过计算机软件处理,对颜色信息进行分析、解码,最终获取物体的三维面形数据．对该系统进行了理论分析,并以人的嘴唇模型为对象进行了具体实验,得到了较满意的结果．     

用于水下三维视觉传感的新型空间差频扫描测量法

激光扫描三角法是近十年发展起来的三维传感新技术,其实现扫描测量的方法可分为两类:一是采用阵列器件,用相应的同步扫描机构实现;另一则采用单通道器件,由扫描装置进行步进扫描实现。虽然这种技术在陆地及空气系统中已得到广泛应用,但在水下却存在着许多问题。本文提出了一种新型空间差频扫描测量方式,并对扫描测量原理、测量周期、分辨率及速率进行了深入讨论,最后的应用结果显示了这种新型方式用于水下三维传感的特殊优越性。     

散斑图数据处理系统

我院已成功地将激光散斑技术应用于结构模型试验上。但对散斑图的数据处理,目前仍然采用人工判读的方法。本文的目的是介绍我们研制的这套系统和相应的结果。这套系统可以代替人工的方法。本系统的基本原理是采用光电管阵扫描技术,来获取散斑图的图象信息。在对光电信号进行予处理后,经多路A/D变换器输入计算机,在软件程序的操作下,对被测数据进行处理和运算,最后打印结果。     

3-D transient numerical simulation on the process of laser cladding by powder feeding

A 3-D transient mathematical model for laser cladding by powder feeding was developed to examine the macroscopic heat and momentum transport during the process, based on which a novel method for determining the configuration and thickness of cladding layer was presented. By using Lambert-Beer theorem and Mie‘s theory, the interaction between powder stream and laser beam was treated to evoke their subtle effects on heat transfer and fluid flow in laser molten pool. The numerical study was performed in a co-ordinate system moving with the laser at a constant scanning speed. A fixed grid enthalpy-porosity approach was used,which predicted the evolutionary development of the laser molten pool. The commercial software PHOENICS, to which several modules were appended, was used to accomplish the simulation. The results obtained by the simulation were coincident with those measured in experiment basically.     

Multimodality image registration and fusion using neural network

Multimodality image registration and fusion are essential steps in building 3-D models from remote sensing data. We present in this paper a neural network technique for the registration and fusion of multimodality remote sensing data for the reconstruction of 3-D models of terrain regions. A FeedForward neural network is used to fuse the intensity data sets with the spatial data set after learning its geometry. Results on real data are presented. Human performance evaluation is assessed on several perceptual tests in order to evaluate the fusion results.     

基于扫描线坡度统计的LiDAR滤波算法

提出一种基于扫描线坡度统计的LiDAR滤波算法,该方法根据扫描线内点间距较小、密度较大的特点,将二维滤波转化为一维滤波．在统计扫描线内相邻点间的坡度。设定阈值迭代滤除地物点基础上,采用局部参数化表面拟合进一步将精化候选地面点,用ISPRS提供的参考数据进行实施测试分析,结果表明：可有效处理大面积、复杂城区,为下一步城市...     

表面三维形貌测量及其评定的研究

对表面三维形貌测量技术展开了较为全面的研究,测量过程由相移,采样,相位提取及数据处理等部分组成．整个测量系统采用激光为干涉光源,CCD为图像传感器,压电陶瓷提供微小位移,通过图像采集卡将干涉条纹采集到计算机内存．文中采用上述理论对标准样块进行了测量,计算机得到表面三维形貌图,根据建立的基准面分离出粗糙度信息,并由给出的参数评定数学模型,编制出合理的软件,计算出零件表面的三维参数．最后给出实验结果和分析,并提出下一步研究工作的设想．     

混凝土CT图像的3维重建技术

利用三维图像处理软件MIMICS对原始的CT图像进行预处理,对混凝上的真实细观结构进行了三维重建,并导入大型商业有限元软件ANSYS中,建立了更能准确表征混凝上细观非均质性的三维有限元数值模型,从而弥补了传统随机混凝土骨料模型的不足。利用重建的三维有限元数值模型进行了混凝土破损过程的细观数值模拟,并与其他有限元模型的分析结果进行了比较,验证了模型的合理性。通过建立 的接近实际的混凝土细观三维有限元数值模型,可对混凝土材料的细观破损过程进行了深入的探索。     

准分子激光修饰Al2O3陶瓷表面的微摩擦特性研究

利用准分子激光修饰微构件常用的Al2O3陶瓷试件,通过改变准分子激光加工工艺参数获得不同的微观表面,并用自行研制的微摩擦测试仪进行微摩擦实验研究.结果表明,在相同条件下摩擦系数随着载荷的增大而减小,随着速度的增大而增大.而准分子激光修饰表面比原始表面的摩擦系数要小,说明利用准分子激光表面修饰可以达到减小摩擦的目的.此外,研究了准分子激光工艺参数与修饰表面摩擦性能的相关性,结果表明,摩擦系数随着放大器电压的变化趋于稳定、随着激光脉冲频率的增大而有增大的趋势、随着激光扫描速度和激光扫描遍数的增大呈现减小趋势.     

地震作用下土钉支护边坡动力分析

应用动力弹塑性有限元方法,研究了双向地震激励下土钉支护边坡动力响应。考虑土体与支护结构相互作用及其协同工作建立三维有限元模型。给出了地震波和阻尼的选取方法。应用了非线性静动力性能的弹塑性模型模拟土体;采用了可以描述土钉在进入塑性阶段强化性质的双线形弹塑性模型模拟土钉;土与结构的相互作用由接触单元模拟。研究内容包括边坡竖向地震响应、水平地震响应,土钉的地震响应,土压力地震响应。结果表明土钉支护边坡延性大,有很好的抗震性能;地震作用后各层土钉轴力都增大;边坡在地震作用下产生永久位移;地震作用下土压力峰值形状与地震作用前的土压力形状相似。这些结论对土钉支护边坡的抗震设计与动力分析有较高的参考价值。     

Effects of laser beam divergence angle on airborne LIDAR positioning errors

The influence of laser beam divergence angle on the positioning accuracy of scanning airborne light detection and ranging(LIDAR) is analyzed and simulated.Based on the data process and positioning principle of airborne LIDAR,the errors from pulse broadening induced by laser beam divergence angle are modeled and qualitatively analyzed for different terrain surfaces.Simulated results of positioning errors and suggestions to reduce them are given for the flat surface,the downhill of slope surface,and the uphill surface.     

古代建筑保护方法的数字化研究

以湖北省四祖寺、五祖寺古建筑为例,讨论了用近景摄影测量和三维激光扫描技术的不同方法,进行数据采集,建立模型,计算机显示,然后通过快速成型按比例进行复原,最后,介绍了古建保护的信息系统、分析平台的构造.     

人体足部非接触测量系统的研究

基于制鞋业与鞋楦业加工生产的需要，开发一种用于人体足部测量的激光扫描非接触测量系统，以一定频率同步发射两条激光线，在被测物表面形成一条封闭曲线，并使用3台CCD摄像机从不同角度同时拍摄该曲线与足底图像．经过对像平面和实物之间的空间映射变换及图像处理后，可获得被测物表面的三维曲面信息．采用标准刚体对系统进行测试，测量误差绝对值小于0．8％，表明该系统具有良好的使用前景．     

基于明暗信息的胶囊内镜图像三维形状恢复

利用明暗恢复形状技术,将视频胶囊内镜二维图像的明暗信息重构小肠内腔表面的三维场景信息。针对传统的明暗恢复形状技术的约束条件,提出了一种针对胶囊内镜图像的预处理方法,利用预处理后的图像恢复出更为平滑的视觉场景,同时保留被检查对象的结构信息。基于临床数据的实验结果表明,三维形状恢复技术可以增强胶囊内镜视频的可读性,提高小肠疾病的诊断准确率。