相似材料试验模型破坏区面扫描数据提取研究

针对传统的相似材料试验观测方法无法有效地获取模型破坏区域信息的问题,将工业测量技术引入相似材料试验观测,利用面扫描系统获取模型表面的点云数据,针对模型点云数据的特征,提出一种点云边界提取方法。该方法首先利用扫描线法提取裂缝边界点,然后利用最小距离法连接各边界,最后通过判断点云密度和边界闭合情况剔除标志点边界。对模型观测数据进行提取试验,结果表明：除了少数被标志点覆盖和破裂十分严重的边界以外,该方法能够较好地从相似材料模型点云数据中提取出非连续破坏区域边界,提取结果可应用于开采沉陷研究中。     

基于单视影像的相似材料模型位移监测研究

目前,相似材料模拟实验中,模型位移监测的自动化程度低且精度较差。针对这个问题,提出一种基于单视影像的相似材料模型位移监测方法。首先,利用严格的畸变校正模型对普通数码相机采集的模型影像进行校正;然后,提出一种基于阈值分割和局部边缘检测的最小二乘椭圆圆心检测方法对模型标志点中心精确提取;最后,基于直接线性变换模型对标志点进行坐标空间转换,并引入Ceres-solver解算器对转换参数进行平差优化,得到精确的标志点物方坐标及其形变量。实验结果表明,该方法可以实现对相似材料模型标志点的高效、精确提取,与近景摄影测量结果相比,X,Y向点位测量中误差均为0.5mm左右,解算形变场与实际观测情况一致,满足矿山开采相似模拟研究中地表及岩层内部位移监测的要求。     

基于视觉测量的相似材料模型裂隙检测与定位方法

目前,相似材料模拟实验中,模型裂隙的检测与定位的效率低且精度较差。针对这个问题,提出一种基于视觉测量的相似材料模型裂隙检测定位方法。首先,对图像进行预处理并根据图像噪声特点,提出一种多级连通域滤波方法滤除图像噪声;然后,基于标志点的外观和几何特点,设计一种有效的标志点中心定位和编码点识别方法提取编码点中心坐标;最后,利用严格的畸变校正模型进行像点畸变校正,并以编码点作为控制点,通过直接线性变换得到模型裂隙的实际精确位置。实验结果表明,该方法可以实现对相似材料模型裂隙高效、准确地检测与定位,X,Y方向上,裂隙最高点定位中误差不超过0.920mm,裂隙提取定位结果可以用于矿山开采中岩层破坏及"三带"发育规律等方面的研究。     

三维激光扫描点云边界提取研究

在数字矿山建设过程中,三维激光扫描仪可快速获得地表或建筑物的点云数据。点云边界不仅作为曲面表达的重要几何特征,而且作为模型求解曲面的定义域,对重建曲面模型的品质和精度起着重要作用。利用激光点云数据进行建模首先需从海量数据当中提取边界区域的采样点。本文提出了一种通过局部型面参考点集拟合微切平面,讨论参考点在对应微切平面上投影点的几何分布来自动提取边界特征的算法。该算法运行速度快,提取结果准确,可适用于各种复杂型面的点云数据。     

基于工业测量的相似材料模拟实验数据处理系统设计与实现

将XJTUDP三维光学点测量系统应用于相似材料模拟实验观测中,能够准确、快速地获取模型表面标志点的精确三维坐标。但所获取的标志点坐标系不统一、可能带有粗差,同时不同观测线的移动变形计算不方便,针对上述问题笔者进行了观测数据管理与处理系统的设计与实现。系统主要实现了观测点坐标的数据库管理和三维显示、旋转、选取,观测点粗差剔除和坐标匹配,同一模型不同观测时间移动变形的计算和移动变形曲线的绘制功能。     

三维激光扫描点云数据盲区边界识别与应用

三维激光扫描仪是一款获取空间点云数据的测量设备,能够有效地获取被测物体三维空间形态,但是,由于被测对象空间形态复杂、人员难于进入等原因,导致扫描点云数据存在盲区且识别困难。针对该问题,采用了一种三维激光扫描点云数据盲区识别方法,可获取点云数据盲区边界,该方法主要通过对点云数据进行KD-Tree改造,然后估计点云数据法矢,最后提取点云数据边界。为验证本文提出的盲区识别算法,选取矿山采空区点云数据进行实际验证,可准确识别点云数据边界信息,为后续数据进一步利用提供了基础。     

矿区机载激光点云数学形态学滤波及DEM构建算法

机载激光测量系统能够快速、精确地获取大面积区域的三维空间信息,是矿山地表沉陷调查的重要手段。以某矿区为例,采用国际摄影测量与遥感协会提供的参考数据,利用渐进式多尺度数学形态学滤波算法,从点云数据中提取出分布于地面上的点云,并构建了数字高程模型（Digital elevation model,DEM）。试验表明：该算法可有效提取复杂区域的地面点云数据,并可构建满足精度要求的DEM。     

基于DSM深度影像的机载LiDAR建筑物边界提取

该文探讨了基于DSM深度影像的机载Li DAR建筑物边界提取。首先利用归一化的DSM数据点生成DSM深度影像,然后对影像进行相关处理,包括中值滤波、形态学处理,以剔除噪声、植被及较小地物等信息,采用阈值分割与二值化,得到明显的建筑物区域,最后使用边界检测的方法将建筑物初始边界提取出来,并检测其角点,利用最小二乘方法进行拟合,得到规则化的建筑物边界。     

Geomagic Studio在岩石三维建模中的应用

用岩石作为研究目标,以便携式关节臂测量机与Scanworks V5激光扫描测头配合工作的方式对岩石各表面进行扫描,利用Geomagic Studio软件对扫描获取的点云数据进行后处理得到精度较高、质量较好的三角形面网格形式的岩石几何边界模型。在EDEM中采用有重叠法对岩石几何边界内部区域进行颗粒填充,实现几何形状不规则的岩石颗粒的三维离散元建模。方便后续利用离散元软件EDEM对已建好三维离散元模型进行仿真分析,研究不同的颗粒尺寸、形状及颗粒分布等因素对材料的微观力学性能的具体影响。     

一种三维激光数据与数码影像自动配准的方法

地面激光扫描仪可以获取目标表面密集高精度离散的三维点云数据,摄影测量可以获取目标表面丰富高质量连续的纹理影像数据,将地面激光扫描仪点云和近景数码影像进行有机融合成为当前研究的热点和难点,提出了一种通过基于激光点云强度图像和数码影像自动配准来实现两种异源数据间的精确融合。其中,针对异源数据成像模型不同的问题,将点云数据严格地转换为相机中心投影方式的强度影像;在点云强度图像和数码影像间特征点的提取与匹配过程中,采用了由粗到精的稳健策略;根据高精度的匹配点利用空间后方交会获取相机的准确外方位元素,恢复图像在摄影瞬间相对点云目标的位置和姿态。实验证明,该方法可实现地面激光点云数据与近景数码影像的有机融合。     

复杂采空区激光扫描异常点云过滤研究

针对复杂采空区激光探测点云数据处理过程中传统过滤方法无法过滤所有异常点的缺陷, 综合运用弦高比和周长比判据及OpenGL编程实现了异常点云拾取删除全面过滤。首先, 在分析激光扫描轨迹线点云数据拓扑关系及异常点生成原因的基础上, 综合运用弦高比和周长比判据对点云数据初步过滤; 然后运用OpenGL编程在显示界面上直接拾取删除异常点, 实现了对点云数据二次精确全面过滤。工程应用实例表明, 该方法不仅有效保留了采空区边界形态的完整性, 也为矿山复杂采空区激光探测点云数据过滤提供了新思路, 工程实用价值较高。     

深部采空区点云数据预处理研究与应用

依据MDL VS150空区探测仪工作原理及点云数据空间拓扑关系的特点, 基于弦高比理论、最大夹角理论及周长比理论, 提出一种点云去噪及数据精简的点云数据完整预处理算法和实施流程, 并在广西某矿山的空区探测中开展了实际应用。结果表明;该预处理方法在实现去除噪声点、降低点云数据总量的同时, 有效保留了采空区边界三维信息的完整性, 最终得到的精确空区三维模型与实际情况符合较好, 是一种高效可靠的采空区点云数据预处理方法。     

RANSAC结合特征线提取在点云逆向建模中的应用

三维激光扫描在建筑领域得到广泛应用,文中采用R半径密度对RANSAC提取的面片进行去噪,运用特征线提取算法将处理后的点云面片进行特征线提取,从而获得了建筑二维图纸并重建其三维模型,为点云数据三维逆向建模提供了一种技术方案.     

基于规则点云数据的三维雕刻曲面建模方法的研究

文章提出了一种三维雕刻曲面建模方法,按照相邻扫描层点数据的位置关系,将点云数据进行三角网格划分,并用单位法矢量方向的判别方法。从而生成CAD软件可接受的STL格式三维雕刻曲面模型,为CAM数控加工或者快速成型提供标准接口的源头CAD数据。     

用三维激光扫描技术监测矿山开采沉陷

经典地表沉陷监测方法具有工作量大、监测点保护困难、监测时间长、监测成本高等缺点,难以适应实时化矿山开采沉陷监测的需要。为此,以某矿山为例,结合三维激光扫描技术,提出了一种矿山开采沉陷高精度监测方法。在分析三维激光扫描技术工作原理的基础上,首先对矿区生产概况、监测方案、地表移动监测站设置方案进行了分析;然后结合MATLAB软件,利用分离非地面点和地面点、去除孤立点、拼接点云数据等方法处理经三维激光扫描得到的沉陷数据,并基于矿区2014年10月、2016年10月两期三维激光扫描数据,利用Kriging算法分别建立了矿区地表下沉盆地数字高程模型(Digital elevation model,DEM),对矿区地表沉陷进行分析;最后选取了矿区若干有代表性的监测点的开采沉陷监测值与对应的水准测量结果进行了对比分析。研究表明:监测结果与实测值的误差达到毫米级,反应出利用三维激光扫描技术不仅可快速获取矿区开采沉陷监测数据,而且可对开采沉陷进行高精度监测,对于进一步研究矿区开采沉陷规律、提高矿区开采沉陷监测效率有一定的参考价值。     

基于移动三维激光扫描的隧道结构监测方案研究与应用

地铁运营监测存在诸多困难,文中利用移动式三维扫描以推行扫描方式获取狭长隧道结构点云数据,逐环提取环片结构变化信息实现隧道结构变化监测;构建数据管理平台对各项监测成果进行管理和分析,实现隧道变化精准监测.该方案具有强大的效率优势,促进了地铁运营监测行业的发展.     

一种基于点云数据的建筑物BIM模型重建方法

建筑物的三维模型重建一直是数字城市研究的重要组成内容,本文以三维激光扫描技术获取的地面点云数据为基础,以无人机航拍获取的建筑物顶部影像为辅助,提出了一种地面点云和无人机影像融合方法,并在Revit中对建筑物的BIM模型进行重建,实验结果表明重建模型的精度能够满足小范围场景建设的需要,并且依托BIM平台的建筑物模型承载着丰富的属性信息,可进一步挖掘模型的应用价值。     

矿用三维激光扫描测量系统测量精度提升与应用

三维激光扫描仪是一款获取空间点云数据的测量设备,能够有效地获取被测物体三维空间形态,但是,目前面向矿山的三维激光扫描仪存在点云姿态获取困难、点云数据与采矿设计图纸复合精度差等问题。针对这些问题,在已成功研制的BLSS-PE矿用三维激光扫描测量系统的基础上,设计了双轴倾角传感器和准直激光系统等硬件,可快速准确地获取点云倾角、翻滚角等信息,保障了点云数据姿态始终与水平面平行,且能准确地与采矿平面图纸复合。为了验证点云数据精度提升效果,选择扫描点云数据进行验证,发现点云数据姿态能够得到有效纠正,同时点云数据与采矿设计图纸可高精度复合,达到提升测量精度的目的。