一种高效的机载LiDAR点云分类方法研究

本文结合福建某风电场选址工作,针对植被茂盛、水域复杂区域机载激光点云分类自动化程度不高,分类效果差,生成的DEM精度不够等问题,提供了一种有效、快速对LiDAR点云分类的方法和流程,以及制作高精度DEM和树高模型的方法。实验表明,在植被茂盛、水域复杂的区域,使用本文提出的作业方法,可以快速利用机载LiDAR数据为风电场选址提供所需的高精度DEM数据和树高模型,减少外业工作量,降低作业成本。     

机载LIDAR测量原理与数据滤波分类处理

本文阐述了机载激光雷达测量原理与组成:建立了激光雷达数据处理的流程图,详述了数据处理的方法:利用EarthData公司提供的试验数据,对激光点云进行自动+人工的滤波处理,将DSM点云分类为不同的地物属性层,从地面点层中提取DEM,并对滤波前后的高程模型和等高线图进行了比较,显示了试验数据处理的成果,为理论和技术研究打下良好的基础.     

基于机载激光点云数据及航片的单木提取研究

电力线路通道内树木清理涉及对树木砍伐的补偿,因此,需要清楚通道内的树木高度及数量。激光雷达可通过获取林木不同高度处的激光脉冲回波测量林木的三维空间结构,当激光脉冲的采样点足够密时,采用空间特征识别算法提取相关的单木结构因子。本文从实际工程出发,对研究区的点云数据进行分类及滤波,并去除高程异常点、过滤重叠区冗余点,得到数字地面模型(DSM)及数字高程模型(DEM),通过DSM与DEM差值得到冠层高度模型(CHM)。在此基础上,基于形态学中的顶部控制理论来区分密闭冠层中的单木冠层信息,并利用求局部最大值方法来定位密闭冠层中的单木树冠位置。实验表明利用机载激光点云数据可以在一定程度上估算出单木信息,为电力通道内树木的清理作为参考。     

基于3D点云数据的产品缺陷检测研究

传统2D视觉检测技术存在效率低下、检测精确度较低等不足，3D视觉技术因能显著提高缺陷检测的效率和可靠性得到了高度关注和广泛研究。对已有文献进行了广泛调研分析，介绍了3D点云数据的基本概念、获取方式及其预处理方法，重点归纳了传统点云数据缺陷检测方法和点云数据深度学习缺陷检测方法，并探讨了当前研究中存在的问题与挑战。     

DAISY 和 LBP 描述符结合的三维点云粗拼接方法

针对三维点云拼接需借助点云信息几何特征的问题,采用 DAISY 描述符和 LBP 描述符结合的方法提取相邻测量站位 重叠区域图像特征,解算出相邻测量站位坐标系之间的位置变换矩阵,从而将多测量站位的三维点云数据初步转换至同一坐标 系中。 首先,介绍了边缘检测和 DAISY 描述符的构建;然后,通过欧氏距离对相邻图片特征点进行匹配,根据匹配点之间的关 系解算出不同站位下的坐标转换关系。 实验结果表明,该方法在不使用其他辅助工具的前提下可以较好实现三维点云数据粗 拼接,为点云拼接技术在三维重建和逆向工程等领域的应用提供了理论依据。     

车辆曲面重构中点云精简算法的研究与改进

为了解决车辆点云数据曲面重构效率低和精简后数据重构模型质量差的问题,提出一种改进的点云精简算法。基于kd-tree建立散乱点云数据的空间索引结构并获取每个数据点的k邻域索引;提出基于快速识别边界线的精简算法避免精简过程边界数据丢失,确保获得真实的车辆曲面重构模型;对非边界点邻域进行区域分类,并根据分类选择性保留邻域数据,以提高点云数据处理速度并减少内存开销。在实现了算法的程序设计及仿真实验的基础上,完成了基于三维激光扫描车辆外廓尺寸测量系统平台的实车实验。实验结果表明,改进后的精简算法程序最大限度地保留了车辆点云的的边界特征和细节形状,改善了车辆点云曲面重构模型质量;数据处理中能够精简45%~70%的车辆点云数据,加快了系统重构的速度,提高了车辆外廓测量的性能。     

换流站激光点云密度对土石方计算的影响

换流站是直流输电工程项目建设中的重要内容,站址的合理性对工程投资、经济效益具有重要的影响。在换流站建设中需要高精度的地形数据作为基础数据,相对于传统测绘方式,机载激光雷达可快速大范围地获取研究区域的地形数据。站址建设中的土石方量大小是影响站址选择定位的关键因素,而点云精度会直接影响土石方计算结果。本研究在获取站址点云数据的基础上,对原始点云数据进行分类等处理,利用外业检查点研究点云的精度,并从点云与检查点的高程误差、高程中误差及高程相关性方面分析评价点云数据的精度。最后使用地形点云数据,利用Civil3D软件来分析不同点云密度,及不同点云分块处理对土石方计算结果的影响,以此辅助换流站站址选择工作。     

基于点云与图像融合的BGA锡球检测方法研究

为实现球栅阵列封装芯片视觉检测中焊球质量和共面度在线检测,提出一种点云与图像数据相结合的检测方法。首先对彩色相机进行标定,再分别获取芯片彩色图像和点云数据,利用随机采样一致性算法获取点云主平面法向量,根据法向量提供的倾角信息,进行倾斜度校正。然后,将倾斜度校正后的点云利用彩色相机内外参数投影成像得到点云灰度图,将其与彩色图像进行点模式匹配,获取点云数据与彩色图像间的平移量和偏转角,完成点云数据与图像数据配准。从配准后的数据提取焊球进行焊球大小、破损、变形、桥连等缺陷检测和高度测量,完成焊球共面度测量。该方法与迭代最近点法进行了对比实验。二者测量结果总体一致,但本文方法在耗时上减少了62.8%。该方法在先进制造业中具有广阔的应用前景。     

一种三维激光点云数据纠偏误差抽样验证方法

随着三维点云数据获取设备成本的降低和点云数据处理技术的成熟,基于点云数据处理的各种应用逐渐出现在了电网业务的各种应用场景中。由于RTK得到的飞行轨迹绝对坐标误差随飞机距离起飞点越来越远先是轻微的线性增加,在达到一定距离后将衍变为剧烈的非线性误差,由此得到的点云绝对坐标也将随着远离起飞点的距离产生随机误差,且大范围内的点云采数据采集,将生成数量巨大的点云数据,其中必然存在大量的错误坐标,为了减少错误坐标需要对采集到的点云坐标数据进行纠偏工作。在本文中我们提出了一种输电线路三维激光点云数据纠偏误差抽样验证方法（限制性百分比抽样检验法）。首先,我们对输电线路三维激光点云数据纠偏验证数据进行采样和统计分析;第二,对纠偏误差数据的分布曲线进行拟合确定误差的分布类型;第三,根据误差分布的上α分位点选取误差判断阈值d;第四,根据输电线路三维激光点云数据纠偏误差与杆塔类型和地形地貌等之间的关系,给出误差纠偏验证的规则;第五,提出限制性百分比抽样验证方法。实验结果表明我们所提出的限制性百分比抽样验证方法,能够灵活适应输电线路三维激光点云数据纠偏误差抽样验证场景。     

基于迭代最小二乘的平面标靶点云去噪方法初探

平面标靶在三维激光测量作业中起到公共点的作用,标靶点云数据的有效提取和高效去噪对测量目标的点云数据总体质量影响较大。鉴于此,提出了基于迭代最小二乘的平面拟合方法去除标靶噪声,并以此为基本原理利用MATLAB编写了平面标靶点云去噪程序。实验中,分别采集了方形和黑白扇形两种标靶的点云数据,然后用程序进行了降噪处理。降噪成果分析表明该方法能够有效去除标靶噪声,提高了标靶点云数据的可靠性,为进一步提取平面标靶中心点坐标提供了理论基础。     

LRIS-3D系统在高精度DEM建立中的应用

本文探讨了采用三维激光扫描系统(LRIS-3D)系统采集小流域地形数据,结合GPS技术生成高分辨率DEM数据的新方法,建立了黄土高原丘陵沟壑区的高精度DEM.与常规方法建立的DEM相比,该方法建立的DEM分辨率最高可达1 m,较好地表现了地貌的微观特征.建立DEM技术简单,时效性强,能为黄土高原典型丘陵沟壑区工程建设、地形地貌研究和水文分析提供现实性强、精度高的DEM.     

利用ASTERGlobalDEM和GoogleEarth卫星遥感影像辅助电力工程选址选线

介绍了ASTER Global DEM数据和Google Earth影像特点,以及阐述通过定制与检查DEM数据、卫星影像下载与纠正、数据基准转换与投影变换、等高线生成与影像叠加四个环节来制作遥感影像地图的方法.结合工程实践经验,说明该方法适合于难以获取基础地理信息的区域,能辅助电力工程的选址选线.     

地形数据误差对宽波束SAR运动补偿的影响

随着合成孔径雷达(SAR)技术的发展,各种应用如重轨干涉、差分干涉等,对雷达图像的要求也在变高.在机载SAR系统中,随着波束角变宽,传统的基于平地假设的运动补偿算法,已经无法再满足应用需求,需要使用外部DEM才能得到好的补偿效果.本文主要研究外部DEM精度对宽波束SAR运动补偿的影响,分析了不同高程误差条件下,由运动误...     

基于三维GIS技术的输电线路地理信息系统的设计与实现

针对当前计算机图形及GIS技术的发展和电力系统输电线路管理需求的特点，本文以输电线路地理信息系统平台为例，研究了如何利用现有的数字高层模型(DEM)及相应算法实现海量三维地表模型的构建和如何运用设计模式的构造方法实现输电设备的关联组合等问题，并通过建立方位数据中间层的方法将地表数字高层模型、输电设备三维模型及各类属性信息有机的结合在一起，从而满足了输电线路GIS系统的各类维护及查询要求，并为该平台日后成为线路设计、培训模拟等高层应用的平台构建了良好的开放性框架。     

基于SRTM的三维电网走廊高程平滑方法

三维电网走廊是智能数字电网的基础,通过LiDAR（light detection and ranging）系统可以快速获取带状的电网走廊数字高程模型DEM和数字正射影像DOM,但所得的走廊数据宽度有限,不利于电网数据的管理。提出了一种基于全球航天飞机雷达测图计划SRTM（shuttle radar topography mission）背景数据与LiDAR高分辨走廊数据融合构建大范围三维电网走廊地理环境的方法。首先分析了SRTM数据与LiDAR走廊DEM数据融合存在的问题,其次提出了二者融合的处理流程和平滑方法,最后对南方某省电网的高精度LiDAR走廊数据和SRTM背景数据进行融合实验分析。结果表明,走廊高程平滑精度可达1 m以内,平滑处理后的电网走廊数据很好地融入了SRTM数据中。     

离散元（DEM）仿真技术在料仓散料流的研究进展

散料是介于流体与固体之间的介质,不同物料表现出的性质不同,其运动机理非常复杂。利用离散元仿真技术可以对散料流颗粒运动的微观机理进行分析和了解。文章就离散元技术的发展过程及原理进行阐述。仿真模拟的准确性其根本是在于力学模型建立的准确性,介绍目前离散元法常用的几种力学模型以及利用DEM仿真技术对料仓中散料流运动机理研究的进展,包括其流动形式,速度和接触力的分布,以及散料物性参数的影响。这些研究对实际工程,例如火电行业的煤仓、灰渣仓及石灰石仓等料仓的应用有着重要的指导意义。     

大场景立体匹配片技术在输电线路路径优化中的研究

本文介绍了利用正射影像和DEM,通过立体匹配片技术生成大场景三维立体环境原理和技术实现,以及在大场景三维立体模型中进行输电线路路径优化的意义.     

大场景立体匹配片技术在输电线路路径优化中的研究

本文介绍了利用正射影像和DEM,通过立体匹配片技术生成大场景三维立体环境原理和技术实现,以及在大场景三维立体模型中进行输电线路路径优化的意义。     

适用于山区输电线路优化设计的机载激光雷达数据采集与处理方法

目前,机载激光雷达测量技术开始逐渐应用于国内电力工程建设,本文结合机载激光雷达测量技术的特点,提出了一种适用于山区输电线路优化设计的机裁激光雷达数据采集与处理方法.工程实践证明,该方法行之有效,有利于提高DEM的质量.     

网络地图服务在电力勘测设计中的应用

在电力勘测设计流程中,收集相关项目的地理基础数据是一项重要的工作,诸如地图影像等资料常常无法及时获得,有的则需要花费相当的财力,这些都影响到工程的进度。在本文中,利用网络地图服务,获得一些相关的地理数据,用于项目前期利用,取得了较好的效果。