一种基于罗德里格斯矩阵的ICP改进算法及应用

在回顾了经典ICP算法的基础上,采用罗德里格斯矩阵求解点云数据之间的运动参数,实现了一种基于特征点的ICP改进算法,并在实际应用中检验了该算法的可行性。     

基于图像三维重建的隧道喷射混凝土回弹率测定方法研究

针对复杂隧道施工环境下如何快速、准确测量喷射混凝土回弹率的问题,基于机器视觉三维重建技术中的主要理论和算法,提出了一种新的隧道喷射混凝土回弹率测定方法。该方法通过坐标标记版和手持相机快速采集图像,基于运动恢复结构(SFM)算法、基于面片的密集匹配(PMVS)算法与三角剖分原则实现隧道实际开挖轮廓及初支内轮廓的三维曲面网格模型的建立; 通过网格射线法,将隧道实际开挖轮廓与初支内轮廓三维网格模型进行空间差值求解,获得初支实际有效的喷射混凝土体积; 最后,结合实际喷射混凝土总用量,完成喷射混凝土回弹量的测定,并以郑万高铁巴东隧道为依托进行现场试验与应用。结果表明:所提方法测得的喷射混凝土回弹率比传统现场称重法测试结果更为合理,准确性更高,说明该方法能够较好地实现喷射混凝土回弹率的测试; 在现场应用中,结合喷射混凝土回弹率的测试结果提出的降低回弹率的施工质量控制建议,现场采用后施工良好,保证了隧道施工质量; 该测定方法简便高效、成本低、不干扰施工,具有较好的工程应用价值。     

基于自适应协方差矩阵进化策略的结构可靠度计算

自适应协方差矩阵进化策略(CMA-ES)算法是一种引导式随机优化算法,兼顾了深度搜索最优解和广度搜索解空间的能力。针对采用遗传算法(GA)、粒子群优化算法(PSO)等仿生优化算法求解复杂结构可靠度时往往遇到计算代价过高的问题,基于结构可靠度指标的几何涵义并结合验算点法,提出了结构可靠度计算的自适应协方差矩阵进化策略方法。研究结果表明,该方法是可行的,具有全局性好、收敛速度快的优点,与遗传算法、粒子群优化算法相比较,可大幅度地提高计算效率,为结构可靠度计算提供了一条新的途径。     

基于数据库的面向对象的有限元法在空间杆系结构分析中的应用

本文总结了传统结构化的有限元编程方法的不足,通过将基于数据库的面向对象的有限元方法应用于空间杆系结构的分析,验证了其在建筑结构分析方面的可行性和高效性,同时给出了一种新的建立空间梁元转换矩阵的方法。     

基于点云技术的景观空间密度量化方法研究

点云技术的发展为景观空间的精确量化与精准设计提供了重要机遇。选取过往研究中多通过人工实地调研与经验估算的“景观空间密度”指标,利用点云等数字技术优化其量化方法。首先,以无人机倾斜摄影与地面激光雷达扫描生成的点云模型为基础,通过点云体元化得到景观要素的三维形态,进而计算出总体空间密度;其次,利用Grasshopper对空间密度的三维分布加以可视化;最后以东南大学梅庵周边景观空间为例,探讨该方法的实用性。由此发现,基于点云技术的景观空间密度量化方法在数据采集处理的效率、计算结果的精度以及结果的可读性等方面有显著优势,有利于更加直观、准确地为景观空间设计提供针对性的优化策略。     

基于设计结构矩阵的装配式住宅设计流程建模及优化研究

提高装配式住宅的设计效率可以有效地缩短项目开发周期和降低成本,从而促进装配式住宅的可持续发展。通过对装配式住宅设计流程进行分解,明确了装配式住宅各阶段设计任务,并基于设计结构矩阵(DSM)方法构建了装配式住宅设计流程矩阵模型;在此基础上,通过调研统计了各设计元素间信息交互的情况及强度,并运用遗传算法对设计流程进行聚类计算。研究表明:聚类重组后的矩阵模型中各聚类内部设计元素信息交互强度较高,且聚类后矩阵中信息输出点数及联系强度均有所增加,从而减少了设计过程中的信息反馈,起到优化设计流程的作用,对装配式住宅设计流程的优化具有重要的指导意义。     

基于赤平极射投影和K-均值聚类算法的优势结构面分析

对于结构面多而复杂的岩质边坡,其优势结构面的选取与分析是极其重要的工作.传统的结构面组数划分方法比较粗糙,分析结果有很大的主观因素,无法准确地给出结构面的优势产状,使得其结果在实际工程中使用不便.以结构面交线的筛选和分析为突入点,借助于赤平极射投影法,在楔形体滑移分析中首先确定可能的滑移区域,筛选出可能滑移的结构面交线,缩小计算范围,采用 K-均值聚类算法和有效性检验,根据赤平极射投影分析得到滑移区域的对称轴中心作为初始凝聚点,通过多次迭代计算得到滑移区域内的优势结构面交线.将该方法用于重庆万盛黑山谷的岩质滑坡中,结果表明,将赤平极射投影与 K-均值聚类算法相结合,计算得到的优势结构面交线分类合理,结果可靠,可以准确地确定结构面交线的优势产状.     

基于改进角点理论的砂土非共轴模型及其应用

基于传统角点理论建立的非共轴模型虽然能够描述砂土的非共轴行为,但却具有一定的理论缺陷。提出了一种改进的角点理论并将其应用到了砂土状态相关剪胀模型中,从而建立了一个新的砂土非共轴模型。该模型仅在主应力方向改变的加载条件下给出非共轴塑性变形,克服了传统角点模型的不足。构建了模型的隐式积分算法和相应的一致性切线刚度张量,并通过Toyoura砂的单剪试验对算法进行了验证,证明了算法的正确性。最后,利用建立的模型分析了条形基础的承载力,预测结果表明:非共轴塑性的引入使得地基模型整体刚度下降,导致力学响应表现出一些软化特征,忽略非共轴塑性的影响可能导致工程设计偏于危险。     

基于数字图像的岩石非均匀性表征技术在流固耦合分析中的应用

岩石的非均匀性对于其破裂及渗流过程具有显著的影响。本文提出了用数字图像处理技术表征岩石非均匀性的基本方法,并通过把该技术实施到岩石破裂过程分析程序RFPA中,来模拟非均匀岩石在外载荷和渗流耦合作用下发生破裂的整个过程。结果表明,基于数字图像的技术是表征岩石细观非均匀性的一种有效方法,为研究非均匀性对于岩石破裂过程及渗流特性的影响提供了一个重要的手段。     

基于3DSLAM移动扫描技术的地下空间测量方法研究

针对传统的城市地下空间测量方法存在的困难和问题,试验了一种基于3DSLAM(Simultaneous Localization And Mapping—实时定位与制图)移动扫描技术的地下空间测量新方法。采用i MS3D三维移动测量扫描仪对南京市新街口地区的地下空间进行了扫描测量,分别对地下停车场、地下通道、地下商场等不同类型的地下空间进行了快速高效的三维激光点云数据采集和实景影像采集,通过后处理软件,实现了对不同地下空间结构的测量,测量结果满足相关规范要求,同时还实现了对地下空间主要建(构)筑物的三维建模及实景影像管理。试验结果表明:该技术不仅可以快速有效地对地下空间进行快速有效的数据采集和测量,还可以同步构建三维模型及实景影像,为城市地下空间测量提供了一种新的技术手段。     

基于投影点的空间圆形拟合检测新方法

本文提出了一种思路简单清晰的空间圆形拟合方法,在对数据进行空间平面拟合的基础上,得出其在该平面的投影点坐标,然后利用这些投影点与圆心的几何关系列误差方程,并且以圆心在平面上作为限制条件进行附有限制条件的间接平差,可以直接解出参数就是圆心坐标和半径,其中运用到迭代,对拟合精度也有提高。另外,此方法对圆形截面的平整度没有限制。最后结合某工程实例,证明了该方法的有效性。     

基于AutoLISP的三维模型快速建立与精度分析

建筑物的三维模型是数字城市重建的重要组成部分,而建筑物高精度三维模型的快速建立一直是三维数字仿真亟待解决的问题。本文通过无协作目标电子全站仪采集建筑的三维坐标,基于AutoLISP实现了数据的导入、建筑物墙面的拟合、特征点的投影及门窗等构件的自动生成,从而快速生成建筑物的三维模型,并对生成的建筑模型进行精度分析。基于AutoLISP构建建筑物的三维模型,大大提高了建模速度;并能有效控制三维建筑模型的质量。     

基于三维激光扫描技术的数据处理及模型重建

介绍了三维激光扫描的工作原理,以某体育场为例,分析点云数据处理技术,利用徕卡Scan Station C10三维激光扫描仪,介绍三维空间数据获取,研究建筑物三维建模的方法。     

基于广角相机三维重构的深基坑检测应用研究

实时动态的现场检测和控制是保障深基坑施工过程安全性的重要措施,而传统的检测方法因受限于深基坑施工环境的通视条件导致检测的精度和时效性不足.利用广角相机采集深基坑内多角度连续照片,基于改进的多视图立体匹配三维重构方法建立可视化深基坑支撑点云模型,通过与激光点云扫描模型对比预试验,确定基于广角相机的三维重构方法生成模型的误差范围.结合某一深基坑施工实际案例,运用快速三维重构方法进行实证分析,并与实际检测数据进行对比,验证该方法在深基坑支撑施工控制中的有效性.     

Fire detection and 3D surface reconstruction based on stereoscopic pictures and probabilistic fuzzy logic

In this paper, a new fire detection method is proposed, which is based on using a stereo camera to calculate the distance between the camera and the fire region and to reconstruct the 3D surface of the fire front. For the purpose of fire detection, candidate fire regions are identified using generic color models and a simple background difference model. Gaussian membership functions (GMFs) for the shape, size, and motion variation of the fire are then generated, because fire regions in successive frames change constantly. These three GMFs are then applied to fuzzy logic for real-time fire verification. After segmentation of the fire regions from left and right images, feature points are extracted using a matching algorithm and their disparities are computed for distance estimation and 3D surface reconstruction. Our proposed algorithm was successfully applied to a fire video dataset and its detection performance was shown to be better than that of other methods. In addition, the distance estimation method yielded reasonable results when the fire was a short distance from the camera and the reconstruction of the 3D surface showed a shape that was almost the same as that of the real fire.     

基于早期卫星影像的南极雷纳冰川区域三维地形重建

利用1960年的南极解密卫星影像,通过影像预处理与立体模型几何定位及密集匹配,建立了南极雷纳冰川区域的三维地形,为进一步研究该地区1960年的冰川流速及物质平衡奠定了基础。     

演化追踪法优化相空间的SVM供水量预测模型

相空间重构的支持向量机预测模型应用十分广泛,在城市供水量预测方面也占据着重要地位,传统的预测模型趋向于将重构的相空间整体带入,这样可能存在引入无效相点从而影响预测精度的问题,基于此将演化追踪法引入相空间重构的预测模型对有效相点进行筛选,优化预测模型的训练样本,达到提高预测精度目的。利用MATLAB编程软件将演化追踪法用于城市供水量的预测,预测结果的平均绝对误差由0.52%降低到了0.29%,证明了演化追踪法的可利用性与有效性。     

基于ArcGIS的三维地层建模方法

基于多层DEM地层建模思路,总结了在Arc GIS中利用钻孔数据生成地层分界面TIN模型来实现三维地层建模及可视化的一般方法,建模实例表明,该方法简单、高效,可以快速建立层状地质体的三维可视化模型,可以为类似的工程提供参考。     

Progressive 3D reconstruction of infrastructure with videogrammetry

A number of methods are commonly used today to collect infrastructure's spatial data (time-of-flight, visual triangulation, etc.). However, current practice lacks a solution that is accurate, automatic, and cost-efficient at the same time. This paper presents a videogrammetric framework for acquiring spatial data of infrastructure which holds the promise to address this limitation. It uses a calibrated set of low-cost high resolution video cameras that is progressively traversed around the scene and aims to produce a dense 3D point cloud which is updated in each frame. It allows for progressive reconstruction as opposed to point-and-shoot followed by point cloud stitching. The feasibility of the framework is studied in this paper. Required steps through this process are presented and the unique challenges of each step are identified. Results specific to each step are also presented.     

基于VTK的地质体三维建模实现

本文对当前VTK(The Visualization Toolkit)技术在地质体三维建模方面的应用进行了分析与总结。着重阐述了VTK技术在地质体可视化建模中的实现细节,并在此基础上提取出了完善与规范的实现方案。最后详细描述了如何应用该方案快速实现基于钻孔数据的地质体三维建模。