三维激光扫描点云数据的精简方法探讨

为了使地面三维激光扫描仪获取的点云数据方便存储、显示、传输及后续处理等,需要在保证一定精度的前提下,对其进行精简处理。分析了点云数据的精简原则、简化准则、国内外对点云数据精简算法的研究现状和道格拉斯—普克法精简点云数据的原理和方法,以斯坦福大学计算机图形实验室网站上的兔子点云数据为例,探讨了道格拉斯—普克法算法精简三维点云数据的方法。     

从点云到表面的建模问题综述

将三维扫描仪测量得到的点云转换成一个实际的3D(三维)多边形模型，以满足高级建模和可视化的需要。为此提到了转换过程中出现的所有问题和解决方法。现在的激光三维扫描仪可以为许多应用领域提供一个标准的输入数据源，可以包含几百万个数据点集。因此，从非组织点云来产生物体的高质量多边形网格就成为现在研究的一个热点问题。在对不同的3D形状表面重建的技术进行研究以后，提供了把一个非组织的点云转换为一个稳定的多边形模型的全过程。描述了一些三角化算法和建模方法。     

基于OpenGL的点云三维可视化表达

随着"数字地球"概念的出现,构建一个可视化、数字化、虚拟化、网络化的巨大系统不仅是必要的而且是可行的.以Lidar点云数据为地形数据源文件,讨论了基于OpenGL的点云三维可视化表达,以此作为剪裁Lidar点云数据的依据.对视景裁剪及四叉树组织的Lidar数据生成了三维地形场景,并实现了场景的实时漫游.     

利用TLS技术测定闭合节理直剪试验剪切面面积

针对现行直剪试验中未考虑剪切面"闭合不规则空间曲面"特性对剪切面面积测定的影响,提出了一种基于地面三维激光扫描(Terrestrial Laser Scanning,TLS)技术的闭合节理直剪试验剪切面面积测定方法.该方法首先通过三维激光扫描仪获取岩石试样的三维点云数据,然后进行点云去噪和提取岩石剪切面轮廓点云数据,接着由剪切面轮廓点云数据拟合最佳投影面,计算轮廓点云在投影面上的投影点集及其各点投影坐标,最后利用逐点插入的Delaunay三角剖分算法获得轮廓点云投影点集的凸包,凸包三角形面积和即为剪切面的面积.实验结果表明:基于TLS的闭合节理直剪试验剪切面面积测定方法操作简单,且面积计算精度高,适用于任意形状闭合节理面的剪切面面积计算.     

三维点云数据采集与拼合技术的研究与应用

激光三维扫描技术在工程地质勘察领域的广泛应用,使得三维地质建模的过程中不免要处理大量复杂的点云数据,因此,如何对点云数据进行有效处理,是影响建模质量的关键。介绍了逆向工程的基本思想和激光三维扫描技术的应用方法,以及三维地质点云数据的采集方法和过程。在此基础上,重点阐述了对点云数据进行拼合过程的数值原理和实现方法,讨论了点云数据处理的发展现状、应用前景和推广价值。分析认为．综合应用曲面数值模拟、三维数字重构、图像算法分析、程序可视化等方法,可以有效完成点云数据的处碑和分析,满足三维地质建模的要求。     

三维激光扫描在工程测量中的应用研究

介绍了三维激光扫描概念,并以Leica HDS3000型三维激光扫描仪为例,探讨了三维激光扫描技术在现代工程测量应用中的技术特性.结合苏州工业园区天幕项目,研究了现场扫描作业、点云拼接和数据处理的全过程.     

三维激光扫描技术在大型油罐罐体尺寸测量中的应用研究

采用三维激光扫描仪对大型储油罐的罐体进行观测,获取点云数据,计算、分析储油罐的半径、垂直度及油罐高度.结果表明:罐壁平均高度偏差、罐壁垂直度最值大偏差、圈壁板内表面半径偏差在可接受范围内,且精度符合规范标准要求.说明三维激光扫描技术应用在大型储油罐罐体尺寸测量中具有高效、准确的优点,对于建设资源节约型社会具有十分重要的意义.     

基于多源点云数据融合的单木树形重建

基于Smart3D 软件、Maptek 软件分别对无人机倾斜影像和地面三维激光点云数据进行融合处理及树木三维建模。通过点云配准、点云降噪以及坐标纠正等一系列处理, 实现了空-地多源点云数据融合技术的树木三维模型重建。基于树木三维重建模型量算的树高、胸径、胸高断面积等几何参数与地面实测的树木参数精度高达99. 7%、97. 8%和94. 1%, 说明基于不同来源的点云数据的树木三维树型重建可以为森林或城市绿地调查提供准确高效的技术途径, 具有广阔的应用前景。     

基于点云数据的隧道变形分析系统研究

针对隧道施工监测内容,以三维激光扫描仪获取的点云数据为基础,研究隧道点云中轴线和连续断面的提取、隧道断面拟合、隧道超欠挖判别、监测报表生成等关键算法,以AutoCAD为平台、Excel为数据容器,运用VBA语言进行软件二次开发,形成包括点云数据转换、隧道断面分析和监测数据整理功能的隧道点云数据变形分析系统.使用结果表明...     

利用激光点云数据绘制仿古建筑立面图

选取连云港市海州区具有代表性的仿古建筑盐河楼为研究对象,进行激光点云数据在建筑立面图绘制方面的方法研究.利用徕卡C10扫描仪获取激光点云数据,采用Cyclone软件进行数据预处理,并在现场拍摄照片的辅助下用CAD软件绘制建筑立面图.通过立面图与实体建筑上相同线段获取长度对比进行精度和误差来源分析.结果表明,利用激光点云数据绘制仿古建筑立面图的技术方法是可行的,应用前景非常可观.     

利用背负式移动激光扫描系统测绘地下空间地形图

针对传统测量地下空间作业方法效率低等问题,选择苏州工业园区测绘地理信息有限公司地下停车场为试验对象,利用背负式移动激光扫描系统获取原始扫描数据,应用Indoor NavPrep,Infinity以及Aotumatic Processing软件对原始扫描数据进行预处理,使用Cyclone软件对点云模型制作横切切片图,在CAD软件环境下绘制1∶500地形图,并进行点云精度质量分析和作业效率对比.研究结果表明,利用背负式移动激光扫描系统满足1∶500地形图测量精度要求,外业作业效率远高于地面三维激光扫描仪与全站仪.     

利用地面固定站获取的建筑物激光点云去噪方法

分析了地面固定站获取的建筑物激光点云特点,提出了建筑物激光点云噪声的3种形态,并针对不同形态噪声数据,采用可视化人工交互方式和利用点云模型的双边滤波算法构造双边滤波器进行综合处理。实验证明,该方法可以有效去除建筑物外立面点云噪声数据。     

激光雷达点云数据截面提取计算方法研究

通过激光雷达获得的散乱点云,通常无法直接应用于实际工作.文中研究了激光雷达点云的可视化以及点云数据交互式计算快速截取近似断面的方法,利用八叉树遍历进行点云选择,通过框选多边形生成近似横截面,并进行顶点拾取和测量.通过对某地点云数据实验,得到的横截面可以较好地反映地形变化,甚至可以显示出植被在该截面上的分布形态.文中方法通过建立三维点云的索引关系,减少了交互中的计算量,提高了点云交互的效率,适用于大数据量三维点云的处理,可应用于地形测绘、电力勘察设计等领域.     

基于点云数据三维重建方法的研究

由于三维激光扫描仪采集的点云数据是离散的,这些离散的点云数据由于分辨率有限,缺少灵活性,导致无法满足对实际场景重建出具有几何精确性的模型。为解决上述问题,用Delaunay三角化方法构造网格逼近物体的i维表面模型,把离散的点云数据连续化生成表面模型来模拟场景,实验证明该方法有效。     

探索牙齿模型重建与数控加工技术

介绍了逆向工程技术在人体牙齿造型中的应用,利用非接触式三维激光扫描仪采集牙齿点云数据,以逆向工程软件Imageware为平台进行数据处理,开发牙齿的三维重建系统原型,并对重构的逆向模型与原始点云进行3D检测和偏差分析,实现了人体牙齿的三维重建和分析,为整体全金属牙齿的制造提供了依据和技术支持.     

基于激光点云的航测实验室三维重建

三维激光扫描技术以其数据的高精度与采集的高效率为空间信息的获取提供1种全新的技术手段。以黑龙江工程学院的摄影测量与遥感模拟仿真实验室为研究对象,其由建筑和办公设施、地面沙盘和高架航空模拟轨道等专业设施组成,使用Z+F IMAGER?5010X三维激光扫描仪,获取分辨率为0.1 mm的点云数据,采用LiDAR360软件进行一系列点云数据处理操作,获得满足更高质量三维建模要求的点云数据。通过3ds Max三维建模软件构建实验室的三维实景模型,其具有漫游、人机交互和可量测性的特殊性,可服务于教学、实习以及实验室的维护,开创1种实验教学的新模式。     

三维激光扫描技术在构筑物模型重建中的应用

现代测量三维激光扫描技术是信息时代的产物,具有自动化程度高、可无接触测量等优势。依据三维激光扫描仪点云数据采集的基本流程,以构筑物石狮像为例,通过数据采集、点云配准、剔除噪声点、点云数据重采样、空间建模等技术,得出构筑物的三维图片。     

三维激光扫描技术在构筑物模型重建中的应用

现代测量三维激光扫描技术是信息时代的产物,具有自动化程度高、可无接触测量等优势。依据三维激光扫描仪点云数据采集的基本流程,以构筑物石狮像为例,通过数据采集、点云配准、剔除噪声点、点云数据重采样、空间建模等技术,得出构筑物的三维图片。     

基于机载激光雷达点云的森林场景建模

利用机载激光雷达森林点云数据进行真实森林场景的精细三维重建,为构建数字森林环境与林业资源管理应用提供参考.提出利用点云魔方软件对森林点云数据进行处理,分离得到地面点云和植被点云;采用层堆叠分割方法对森林植被进行分割并提取每株树木的平面位置、树高、冠幅直径及面积等参数;运用景观设计软件SketchUp和Lumion进行森林场景三维建模,模拟真实森林三维场景中的地形和植被效果.以某地区约4万m2的森林场景机载激光雷达点云数据为实例进行森林场景三维重建,从激光雷达数据中分割出的773棵树木点云,结合树种分布、树高及轮廓等信息构建了逼真的三维森林场景.试验结果表明,根据森林点云数据的分割结果能快速高效地构建模拟现实树木形态结构的真实感三维模型,克服传统树木建模精度低和可视化不高的缺点.     

采空区单站激光等距扫描与高效三维重建方法

采空区三维空间形态的精确获取关系到矿山安全生产、高效开采和资源有效回收,传统的采空区三维激光等角扫描方法具有扫描盲目性和数据采集分布不均匀性等缺点.结合采空区自身空间几何特点,提出采空区三维激光等距扫描方法,以及基于半球面-平面联合投影的激光扫描点云数据建模算法:采用预扫描采空区若干剖面获取轮廓信息,分析并提取基准轮廓线;在此基础上解析三维激光等距扫描的径向角度和轴向角度控制指令,以此驱动激光扫描仪运作,获取分布均匀的空区点云数据;结合激光扫描点云数据可投影至球面上这一特性,提出了半球面-平面联合投影准则;通过任意轴坐标旋转机制和Delaunay三角剖分原理完成水平面点云数据的构网,最终基于拓扑关系映射实现采空区的快速精确建模.矿山采空区建模的试验结果验证了该探测方法的有效性,为采空区三维空间信息精确获取及建模提供了整体解决方案.