SLAM激光扫描的建筑物建模方法与应用Building modeling method and application of SLAM laser scanning

基于SLAM激光扫描系统对目标建筑物进行点云数据采集,通过点云去噪、重采样等预处理得到了建筑物目标点云,利用特征提取算法提取建筑物轮廓线,分别采用点云数据直接建模法和基于轮廓线建模方法对目标建筑物进行了建模对比,利用传统全站仪获取的10个特征尺寸进行了精度验证。试验结果表明,直接建模法的建筑物模型精度为0.058 m,基于轮廓线建立的模型的精度为0.032 m,基于建筑物线特征约束的建模精度明显高于点云数据直接建模精度,为SLAM激光扫描系统在建筑物三维模型建立中的应用提供了方法和参考。     

三维激光扫描技术在土方量计算中的应用

文章介绍了三维激光扫描仪工作原理,给出了处理点云数据的过程和方法,阐述了地形场景建模的方法,并用实例介绍了整体方法的实现过程和效果,实践表明,利用三维激光扫描技术获取的空间点云数据,可快速建立不规则场景的三维可视化模型,进而导入CAD软件来提取建筑物特征及其各种线划图。省时又省力,这种能力是传统测量方法所不能比拟的。     

三维激光扫描仪的工程应用

三维激光扫描技术是国际上近期发展的一项高新技术.随着三维激光扫描仪在工程领域的广泛应用,这种技术已经引起了广大科研人员的关注.文中介绍了三维激光扫描测量仪的工作原理,给出了处理点云数据的过程和方法,阐述了建筑物三维建模的方法,并用实例介绍了整体方法的实现过程和效果.实践结果表明,利用三维激光扫描技术获取的空间点云数据,可快速建立结构复杂、不规则的场景的三维可视化模型,既省时又省力,这种能力是现行的三维建模软件所不可比拟的.     

激光扫描与倾斜摄影空地协同的建筑物三维模型构建方法

建筑三维模型是智慧城市建设的关键空间数据基础设施。针对当前倾斜摄影建模、激光点云建模等单一建模方法存在局限性，融合建模方法存在工作量大、效率低、误差积累大等问题，提出一种利用激光扫描与倾斜摄影空地协同的建筑物实景三维模型构建方法。首先利用倾斜摄影获取建筑顶层和侧面中上部分的点云，增加贴近摄影方法提升建筑侧面效果，利用激光视觉跟踪快速扫描建筑物中低层并实时拼接。其次对两种点云进行去噪与精简，采用特征点匹配算法与ICP配准方法结合的方式进行精确配准，最终构建完整的建筑实景三维模型。最后通过试验开展模型结果分析、精度评估及效率分析。结果表明，该方法构建的三维模型不仅效果较好、精度高，而且效率得到较大提升，为建筑物三维模型构建提供了一种新方法，具有很好的工程应用价值。     

三维激光扫描测量在既有建筑物图纸测绘中的应用研究

本文首先介绍了三维激光扫描测量系统的测量原理,然后采用三维激光扫描仪对实际建筑进行扫描,获取点云数据,然后对点云数据进行处理,最终得到建筑的测绘图纸,最后总结了三维激光扫描测量在既有建筑物图纸测绘中方法和技巧,这些方法大大提高图纸测绘的效率和精度.     

三维激光扫描点位数据精度分析

随着三维激光扫描技术迅速发展,三维激光点云精度分析成为研究热点。文章从三维激光扫描仪的系统组成和应用原理出发,对扫描得到的点位精度进行详细分析,并利用数学建模的方式构造目标函数,通过实验得出影响点位精度的相关因素以及改进方法。然后在实验分析的基础上,对三维激光扫描数据进行实际建模应用,并且利用插值方式来进行建模表面模型的改善,以求达到与实际更相符或者与要求建模者要求更吻合的新模型。     

多模式融合的古建筑模型构建方法

古建筑的三维数字化研究是当前古建筑保护的重要途径。由于古建筑结构复杂、构件精细,利用单一的手段对其进行三维模型构建均存在不同程度的缺陷。其中地面三维激光扫描虽能快速获取古建筑的三维点云数据,但由于地面激光扫描仪架设的局限性,使古建筑顶部构件存在扫描盲区。针对该问题,通过介绍地面三维激光扫描技术与航摄影像建模这两种建模方式,从工作原理和数据获取、数据处理流程入手,分析两者各自的优势,提出了对两种建模技术进行融合的模型构建方法。通过重建了古建筑完整的三维立体模型,评估分析了模型的接缝偏差。最后利用高精度全站仪进行精度检核,实验结果证明了该模型构建方法的可行性。     

基于大数据可视化激光测距城市空间三维图像重构

针对当前三维图像重构效率差,重构结果遍历覆盖度低等问题,提出基于大数据可视化激光测距城市空间三维图像重构方法。利用激光测距仪采集大量城市空间三维点云元数据,对元数据实施序列化处理获取城市空间相关大数据。基于获取的数据进行可视化分析,点云数据中包含激光采样点数值范围,可构建城市空间数字表面模型;利用该模型获取城市地面高度均值,通过曲面拟合获取城市空间数字地面模型;根据上述两个模型划分城市空间地面建筑物,获取城市空间内建筑物三维信息。通过三角形网格法将三维点信息转换为三维面信息,实现城市空间三维图像重构。测试结果显示,所提方法三维图像重构加速比达到5.53,输出图像遍历覆盖最高可达98.83%,说明该方法可实现最初研究目的。     

基于机器人与激光传感器的点云快速拼接

三维激光扫描技术作为一种快速获取物体表面模型的技术,具有采集速度快,无需接触测量目标等优势。介绍了一种工业机器人结合三维激光扫描获取点云数据的系统的搭建方法,通过激光器获取得到点云数据,然后利用机器人给出的四元数得到两组点云之间的刚体变换关系使两组点云数据统一到相同的坐标系下,完成点云数据的快速拼接,方法简单快速,不受被扫描物形状大小的限制,可实现被测物的快速扫描及点云数据的快速拼接。     

基于三维激光特征二次匹配的室外景观建模方法

激光扫描建模中通常采用一次匹配技术,但是室外三维景观处于三维环境下,一次匹配会导致大量激光点云数据特征丢失,导致室外景观三维建模效果差。提出基于二次匹配技术的室外景观三维激光建模方法。首先,在三维激光扫描技术中引入SFM方法,以此获取完整的点云数据,选取控制点进行初始配准,通过ICP算法精确配准两种点云数据。为提高点云数据的融合性,针对数据颜色等特征进行二次匹配,实现点云数据融合。最后,使所有点云数据在同一坐标中,将融合过的点云数据进行去噪、滤波和点云拼接等预处理,将数据中的两种曲面进行拟合并导入三维软件中,实现室外景观建模。试验结果表明,所提方法的三维景观建模立体水平较高,建模效果清晰,精度较高。     

基于改进欧式聚类算法的双目主动视觉点云目标检测研究

双目视觉立体匹配时,在同色调表面因为缺乏纹理信息,不仅计算量大且匹配度低, 而且生成的 场景中的点云又具有非结构化、近密远疏的性质, 因此,提高双目视觉匹配的精度与速度, 以及准确分割点 云目标, 一直是点云获取及目标检测中的难点问题。 针对以上问题, 本文首先提出了一种融合主动激光 的 3D 点云目标采集方法, 快速准确地获得原始点云数据; 其次提出了一种基于欧式聚类的改进算法, 使用距离阈值和角度阈值作为阈值分割判断条件进行分段聚类, 得到边界明确的 3D 点云目标检测框。 实验结果表明:所设计的 3D 点云成像系统能够有效获取前方物体的 3D 点云信息,且具有比激光雷达成 本低、易实现、信息丰富等优势;改进后的欧式聚类算法能有效改善传统算法对阈值较为敏感导致的物 体易出现欠分割或过分割的问题, 提高了目标检测的准确率, 在室内场景下具有良好的检测效果。     

基于多信息深度学习的3D点云语义分割

点云语义分割是三维点云数据处理的基础步骤,是三维场景理解分析、重建和目标识别的关键环节。针对目前对三维点云进行语义分割使用的点云信息少和精度不高的问题,本文在利用点云三维坐标信息的基础上,增加了点云RGB信息和所属房间的归一化坐标信息,从而丰富了神经网络输入端的信息量,进一步提高了模型的分割精度,最后利用PointNet++对改进后的三维点云语义分割效果进行检验,实验表明:在丰富了网络输入端的数据信息后,模型的总体准确度提高了6.65 %。     

三维监控系统中基于三维重构的交互式标定

标定多个监控摄像机的位姿是智能监控系统的基础.传统的标定方法需人工逐一标定每个目标摄像机,且难以处理非重叠监控视场以及摄像机运动和扰动的情况.对此本文提出一种基于三维重构的交互式标定框架,通过引入场景三维特征点云作为中间层,仅需一次性建立其与参考背景模型间的几何变换关系,即可通过目标摄像机图像与三维点云的匹配实现自适应标定,可显著降低工作量.由于匹配是建立在监控图像与三维点云之间而非监控图像之间,因此可以处理监控视场非重叠的情况.对于摄像机运动和扰动,提出了一种在线相对姿态传递方法,能够克服摄像机扰动和运动带来的姿态变化问题.实验证明了本文方法的有效性.     

基于激光三维视觉的船舶靠泊动态监测技术

随着船舶运输业的不断发展,船舶趋向大型化,船舶靠泊风险增加,为了保证船舶靠泊更加安全、高效,有必要在码头配备靠泊监测系统。本文分析了船舶靠泊过程,研究了三维激光扫描仪工作原理和三维点云数据的处理方法,提出了基于激光三维视觉的船舶靠泊监测技术,提取船舶靠泊时船首、船尾相对码头的距离与速度等船舶动态靠泊参数,解决了以往点式激光靠泊监测系统寻找目标能力差的问题,增强了应对不同泊位、船型的适用性,实例验证表明此靠泊技术具有可行性和实用性,可为船舶靠泊提供安全保障。     

基于主动式全景视觉的管道形变检测及重构技术的研究

研究了一种采用主动式全景视觉传感器(ASODVS)的 管道内表面全方位检测方法。基于主动式全景视觉检测原理, 提出了一种能够快速、全方位获取管道内壁三维点云信息,实现视觉检测管道形变的全景激 光视觉系统; 利用携带有ASODVS的爬行机器人进入管道内部,采集激光横断扫描全 景图像;然后根据提 取的管道内壁三维点云数据计算最小直径、横断面面积等几何特征判断变形率;最后根据三 维点云圆周分 布的特征,采用三角格网模型进行三维重构。实验结果表明:基于主动式全景视觉的管道内 壁全方位检测 系统能够实时完成对管道凹凸形变的检测和识别,并恢复管道内壁的三维形貌,具有较高的 检测精度。     

三维伪装背景颜色特征提取方法的研究

针对伪装背景勘察中快速精确地获得客观的三维背景特性的要求,采用了快速获得伪装背景三维点云数据的扫描方法,通过对点云数据预处理(数据拼接、颜色聚类),并对背景三维信息进行基于曲面面积的数据分析得到反映客观的三维数据颜色直方图,据此设计出获得符合背景的迷彩图案,结合某军事伪装试验场进行三维伪装背景颜色特征提取研究,实验证明本研究方案为伪装迷彩图案设计提供了客观可靠的数据支持。     

基于视点特征直方图的激光点云模型的位姿估计

提出一种基于视点特征直方图的点云模型位姿估计 算法。首先在目标物体周围采 集三维点云,拼接后获得物体的完整点云模型;然后对点云模型计算其视点特征直方图, 构建特征数据 库;对待估计点云同样计算其特征直方图,使用KNN算法在数据库中搜索与之最接近的位 姿作为初始位 姿估计值;最后使用迭代最近点(ICP)算法将待估计点云精确配准到模型点云,从而获得坐 标系之间的相 对位姿。实验表明,这种方法对于物体位姿识别有很强的稳健性,能很好实现目标物体的 三维位姿计算。     

基于3维激光扫描技术建筑物建模研究

为了研究建筑物点云数据最佳的3维建模方法,采用3维激光扫描仪获取建筑物点云数据,并进行了一定的预处理;采用3种方法进行建筑物建模,并对这3种建模方法进行了理论分析和实验验证。通过建模效果和复杂度对比分析,发现SketchUp软件建立的模型效果更佳。结果表明,建筑物点云数据用专业建模软件SketchUp建模比扫描仪系统软件CYCLONE和AutoCAD软件建模效果更好。     

远距离目标的多基线立体视觉点云成像技术

双目立体视觉是机器视觉的重要分支之一,其通过直接模拟人眼观察和图像处理的方式来获取探测目标的深度信息。这种非接触式的测量方法具有速度快、精度高、操作简单等特点,但是对于不同距离的目标,特别是远距离目标难以获取深度信息。提出了一种基于多基线双目立体视觉的远距离目标三维点云成像技术,该方法通过可变基线实现对不同距离目标的点云成像。实验结果表明,该方法能有效探测500 m^4 000 m范围内目标的深度信息,实现三维点云成像,突破了双目立体视觉远距离三维成像的技术难点,同时形成的三维点云与激光三维成像雷达的数据格式一致,为未来激光三维成像雷达技术与立体视觉技术的点云融合,优势互补提供了借鉴。