基于SketchUp的建筑物实景三维模型重建

随着三维激光扫描仪的价格不断下降,激光扫描技术的不断完善和数据处理方法的不断提升,三维激光扫描技术应用越来越广泛。本文通过STONEX X500Plus三维激光扫描仪采集传习馆点云数据,利用SketchUp软件,详细介绍建筑物三维建模的主要技术流程,实现建筑物点云数据实景三维建模。     

基于移动激光扫描数据的建筑物精细化建模研究

随着"数字城市"的发展,各行各业对空间数据需求不断增高,三维建模是"数字城市"的重要组成部分,传统的建筑物三维建模方法耗时耗力、精度低、采用接触式测量,这种采集方法和数据处理方式已不能满足数字化的需要。移动激光扫描技术的出现,改变了传统的的数据采集方式,为空间三维信息的获取提供了全新的技术手段。通过移动激光扫描技术获取的空间点云数据,可以建立结构错综和不规则场景的建筑物模型。鉴于传统方法的不足和移动激光扫描技术的特点,提出移动扫描技术三维建模的方法,以云南师范大学商学院的激光扫描为例,首先通过将获取的点云数据的配准、拼接、降噪、POS解算、IE解算和点云数据融合,然后进行精细三维建模。     

文化遗址的三维真实感建模与虚拟展示技术

以唐小雁塔遗址的数字化展示为应用背景,针对文化遗址的真实感建模和三维虚拟展示问题,提出一种基于大场景三维激光扫描技术的遗址数字化方案,设计一种基于激光同步扫描图像、采用局部纹理映射的遗址三维真实感建模方法,利用GIS和虚拟现实技术开发一个文化遗址三维虚拟展示系统。实际应用结果证明,该系统可有效提高文化遗址的三维虚拟展示效果。     

异形组合零件建模中地面激光扫描仪的应用研究

针对异形组合零件三维建模在恶劣环境下因不规则目标测量困难而导致的几何结构分析周期长、模型精度低、工作复量大等问题,采用地面激光扫描仪,以快速而非接触式的方式采集点云数据,结合逆向工程方法和轮廓线曲面正投影法,通过曲面提取与数据误差计算工序降低地面激光点云中的噪声对建模精度带来的负面影响,并以两组异形组合零件建模实例进行测试得到,三维建模与不规则目标件虚拟干涉检验值均低于02 mm,并且3D打印样品符合装配精度要求,验证了地面激光点云数据不仅能单纯地进行曲面反求,而且能广泛用于极端操作条件下的精确设计建模工作。     

基于点云数据的复杂建筑体真三维建模与应用

传统建筑物三维建模方法费时费力、精度低、采用接触式测量,且仅能获得建筑物少量特征点及线状数据。与传统测量方法相比,地面三维激光扫描技术(Terrestrial Laser Scanner,TLS)方法可快速、高效、非接触式地获取建筑物表面高精度三维信息,因此其较传统建筑物三维建模方法优势显著。以古田会议旧址为研究对象,首先介绍了研究目标的主要特征以及点云数据采集方案;其次以高复杂度建筑物建模为需求出发,详细阐述了点云数据预处理及建筑物三维模型重建相关核心技术及方法;并重点讨论了与其相关的点云数据配准拼接、去噪简化、二维轮廓线提取、三维实体重建;最后实现古田会议旧址高复杂度三维几何模型重现,并采用先进的3D打印技术按1∶40比例尺制作3D打印点云数据的微缩模型。通过与实地测量数据对比分析得知,采用地面三维激光测量方法采集点云数据的建筑物建模精度优于传统测量方法。此研究成果可应用于古田会议旧址等文化遗产的文物修复、变形监测、虚拟重现等方面。     

3DS MAX三维建模精度分析

在数字化城市建设中,三维建模是重要内容。三维建模时,不仅要确保具有准确的平面位置,还要确定建筑物的真实度和模型地形高度等。文章从纹理制作和粘贴、模型建筑物精度及地形高度入手,详细探讨了关于3DS MAX三维建模精度的控制内容。从结果看,纹理制作质量对建筑物真实度有较大影响,在制作时需加以重点控制。此外,建议通过长焦距相机以摄像测量的方式测量建筑物高度,而从模型地形高度看,在三维地形的表达上,不规则三角网精度更能满足要求。     

基于AE的校园房产三维GIS系统开发与研究

本研究介绍了三维GIS与ESRI公司的组件式GIS--ArcGIS Engine的基本思想与技术,并使用ArcGIS Engine为开发工具,以Multipatch为三维数据模型,在Visual Basic环境下探讨开发"校园房产三维GIS系统"的方法,并对三维建模、系统结构、系统设计和功能实现等作了阐述.系统解决了传统三维可视化软件难以对建筑物分楼层建模存储的问题,能按建筑物的楼层高度和楼层数进行建模,并充分利用ArcGIS系列产品专业的空间分析功能,包括空间位置分析和缓冲区分析,是传统房产管理方式的新突破.     

基于QT的机载三维激光扫描仪软件系统设计

随着测绘技术的发展,利用机载三维激光扫描仪获取点云数据,从点云数据中提取模型信息成为现代测绘技术的一种发展趋势. 点云数据处理的相关应用也越来越多,点云数据的处理软件参差不齐,需求和功能也各不相同. 针对上述问题,在基于QT编程平台下,利用PCL开发机载三维激光扫描仪点云数据处理软件,集中处理点云数据. 该系统由点云数据读写、三维显示、点云滤波、网格重构、点拾取、点云分割及NARF关键点提取等功能模块组成. 各模块采用面向对象的思想设计,功能易于扩展,以完成进一步的测绘工作. 实践表明,该系统具有良好的工程实用价值,可以快速完成机载三维激光扫描仪的数据处理工作.     

三维激光扫描仪分辨率的测试方法

为获取便携式三维激光扫描仪分辨率与扫描范围间的量化关系,以Creaform公司的Handyscan EXAscan扫描仪获取标准块在不同分辨率等级下的点云数据,应用逆向校核软件Geomagic Qualify测试试验数据样本,并采用方差分析和加权平均的统计方法分析样本数据。试验结果显示,EXAscan扫描仪的四级分辨率与扫描范围间均呈线性关系,且拟合度均超过0.979,该测试方法可快速有效地判别三维激光扫描仪的分辨率水平。     

三维建模技术研究进展

三维建模是许多研究与应用领域的关键技术.对三维建模技术中涉及的三维数据获取与建模方法进行了系统的介绍,重点对激光扫描系统、基于图像建模技术进行了说明与对比.阐述了三维建模技术的最新研究进展及应用.最后指出模型检索研究以及数字化手段存在的问题,对三维建模的研究进行了展望.     

基于激光点云数据的客家土楼三维建模

传统测量方法难以获得完整准确的几何信息,且在测量过程中对文化遗产的频繁接触也存在造成文化遗产损害的隐患。利用地面激光扫描技术开展了客家土楼真实感、精细化三维建模的应用研究。首先,在现场点云数据采集的基础上提出了基于点云数据的客家土楼三维高精度重建的具体过程;其次,对点云数据处理和三维实体重建两个核心步骤,重点对点云数据的配准拼接、去噪简化和分站处理、构件轮廓线提取、三维几何建模和纹理贴图等步骤进行了详细论述。另外,对建模过程中纹理优化处理这一难点进行分析探讨,给出具体解决途径。应用结果表明:三维激光扫描技术适用于具有高复杂度几何特征的客家土楼精确化、真实感建模,为客家土楼建筑文化遗产未来的开发与保护过程的损害情况监测、恢复重建和虚拟展示等提供了高精度的数据基础。目前,技术方法已应用于世界遗产地—福建客家土楼的数字化旅游信息服务中,成效明显。     

面向对象的城市建筑物点云数据加载和组织

采用面向对象程序设计方法对三维点云数据进行分析,研究以Visual C++6.0为开发平台利用图像法对激光扫描获取的城市建筑物点云数据进行组织的计算机实现方法。通过扫描关系确定点云数据中有效目标点的全局唯一索引值,将点云数据看作一幅深度图像,确定全局索引值对应的图像行列值,再利用该行列值计算每个点对应的法向量,分类和组织点云数据。实验结果表明,利用面向对象的图像处理技术可以方便、快捷地实现三维点云数据的加载和组织。     

点云数据集的隐式曲面重构研究进展

点云数据的曲面重建就是对扫描设备获得的物体散乱数据点重建三维物体表面,它被广泛应用于计算机动画、目标识别、数据可视化以及地理信息系统。点云的隐式曲面重建由于能够去除点云噪声,修补孔洞和裂缝,不需要拼接和平滑等后续处理,成为点云数据集曲面重构的重要方法。文中综述了目前一些主要的隐式曲面重构方法,就隐式模型以及相应的曲面重构算法的优缺点进行了分析比较,并对隐式曲面重构存在的问题和未来发展方向作了相应的分析和讨论。     

一种主动式全景立体视觉传感器设计

现有的三维激光扫描仪无法实时、全自动地计算空间三维信息,需要对获得的点云数据进行配准.为解决这些问题,研制了一种新型主动式全景立体视觉传感器( ASODVS),并且从影响ASODVS测距精度的各个因素进行了分析.实验结果表明:设计的ASODVS能自动、实时地进行空间物点深度测量,并得到相应的点云数据.     

From laser point clouds to surfaces: Statistical nonparametric methods for three-dimensional reconstruction

This paper presents a new method for the reconstruction of three-dimensional objects surveyed with a terrestrial laser scanner. The method is a 2.5D surface modelling technique which is based on the application of statistical nonparametric regression methods for point cloud regularization and mesh smoothing, specifically the kernel-smoothing techniques. The proposed algorithm was tested in a theoretical model-simulations being carried out with the aim of evaluating the ability of the method to filter random noise and oscillations related to the acquisition of data during the fieldwork-and the results were satisfactory. The method was then applied, as a reverse engineering tool, to real-world data in the field of naval construction. A precise solution to the problem of obtaining realistic surfaces and sections of large industrial objects from laser 3D point clouds is provided, which has proved to be efficient in terms of computational time.     

Textured mesh surface reconstruction of large buildings with multi-view stereo

There are three main approaches for reconstructing 3D models of buildings. Laser scanning is accurate but expensive and limited by the laser’s range. Structure-from-motion (SfM) and multi-view stereo (MVS) recover 3D point clouds from multiple views of a building. MVS methods, especially patch-based MVS, can achieve higher density than do SfM methods. Sophisticated algorithms need to be applied to the point clouds to construct mesh surfaces. The recovered point clouds can be sparse in areas that lack features for accurate reconstruction, making recovery of complete surfaces difficult. Moreover, segmentation of the building’s surfaces from surrounding surfaces almost always requires some form of manual inputs, diminishing the ease of practical application of automatic 3D reconstruction algorithms. This paper presents an alternative approach for reconstructing textured mesh surfaces from point cloud recovered by patch-based MVS method. To a good first approximation, a building’s surfaces can be modeled by planes or curve surfaces which are fitted to the point cloud. 3D points are resampled on the fitted surfaces in an orderly pattern, whose colors are obtained from the input images. This approach is simple, inexpensive, and effective for reconstructing textured mesh surfaces of large buildings. Test results show that the reconstructed 3D models are sufficiently accurate and realistic for 3D visualization in various applications.     

ICP算法在文物三维重建中的应用

三维结构光扫描技术作为一种新型的三维数据获取技术,被广泛应用于文物的三维重建中。目前,这项技术在数据获取方面有很多优势,但是在点云数据配准方面还有一些需要优化的地方,特别是在处理大量点数据,为保证配准结果的精确性,就需要对点云数据的配准算法就行优化。利用手持式三维结构光扫描仪获取文物三维数据,在Artec studio9软件中将原始三维数据以ply格式导出为原始点云数据,然后基于Matlab软件对ICP算法通过编程优化,将原始点云数据再通过优化后的ICP算法进行配准,得到文物三维模型的构建数据。实验分析表明,优化后的ICP配准算法不但能提升配准精确度,而且可以保证配准方向的合理性,使得配准得到更佳的展示效果。     

一种基于点云数据的快速曲面重构方法

研究激光扫描中的点云数据重构技术,提出一种基于规则点云数据的快速曲面重构方法。分析相邻扫描线之间数据点的相对位置关系,在三角剖分的基础上,设计改进的扫描线剖分算法,根据激光逐行扫描的特点,对点云数据进行不规则三角网格划分,利用几何关系进行配对构网,并在所建三角模型的基础上实现三角网格的局部优化和纹理映射,得到重建模型。实验结果表明,与传统Delaunay空间三角剖分算法相比,该算法可明显提高三角构网速度和质量,消除空洞,改善重建效果。