采空区体积三角网模型剖面的微积分算法

为了准确获取采空区空间体积,以采空区三维激光扫描系统探测到的原始数据为依据,提出采空区体积的三角网模型微积分算法.算法首先确定模型剖切的主轴方向,用一组等间距平行面对模型进行相切并获得剖面的无序点集,运用所提出的凸包压入法生成采空区剖面的初始边缘轮廓线;再将初始边缘轮廓线内的其他交点添加到剖面中,形成完整的采空区剖面形态;最后利用平面三角形有向面积叠加计算剖面面积,将剖面面积与微小间距进行积分获取采空区的体积.工程应用表明,所研究的采空区体积算法稳定性好,精度高,可实现对复杂采空区体积的有效计算.      

复杂采空区激光多点探测及点云拼接与精简

针对复杂采空区激光探测中存在探测“盲区”和点云数据分布不均的问题,研究激光多点扫描和点云数据拼接与精简方法.通过多点探测避免了单次探测“盲区”,加密了数据稀疏区.提出了基于公共坐标和最小二乘法的靶标矩阵转换方法,实现了多点探测点云的拼接.统计了点云密集区的分布规律;对密集散乱点云,提出了沿y轴方向分层剖分,层内数据以x和z坐标极值分区,区内每点以x值排序后依步长筛选的精简算法.大型贯通采空区验证表明:基于最小二乘法的拼接算法最优,误差范围在0.1 mm左右;数据精简率为15%-25%,确保了边界三维信息的完整性.      

采空区三维激光扫描信息可视化集成系统设计及应用

为了更好地对采空区三维数据进行有效建模分析,开展采空区三维激光扫描信息可视化集成系统研发.在核心算法的基础上对点云进行过滤分析处理,保证建模的精度和速度.采用CVIS这一专门用于采空区三维激光扫描空间信息处理的系统,Windows开发平台,Visual C++开发环境,以及OpenGL开放性接口进行开发.通过对研发的系...     

采空区三维可视化集成系统CAD交互接口研发

utoCAD软件作为目前世界上应用最广泛的工程与研究绘图平台之一,在矿业领域具有重要的应用价值。为完善自主研发的采空区三维建模可视化集成系统的功能,进一步提高其应用价值,在分析AutoCAD通用dxf格式文件的数据储存结构和总结不同图元要素数据存储规律的基础上,开发了采空区三维建模可视化集成系统的CAD数据接口,实现了集成系统对采空区扫描点云模型、空区剖面和三角网格实体模型dxf文件的数据读取以及采空区三维点云模型、空区剖面和三角网格实体模型dxf文件的自动生成。实用结果表明,所开发的软件接口成功地实现了集成系统与AutoCAD的数据对接,从而为矿山开展采空区周边相关开采工程的设计带来极大的方便,也为其他CAD接口技术的研发提供有益借鉴。     

应用CMS实现采空区的精密探测和三维建模

在矿山生产过程中形成了大量采空区，采空区的存在对矿山的生产形成了安全隐患，也严重影响了后续矿体的开采。采空区的实际三维形态和三维空间位置的准确掌握，是进行空区稳定性分析、实施空区安全管理和灾害控制的一项重要基础性工作。应用CMS系统探测采空区具有效率高，探测结果可视化效果好等优点。文章在介绍了采空区探测研究现状、CMS基本原理和使用方法的基础上，对应用三维激光扫描技术对采空区进行建模的方法进行了介绍。     

基于局部搜索—模拟退火法的点云数据过滤研究

针对采空区激光扫描数据过滤效果受参数取值影响的问题,在弦高比法作为异常点判断依据的基础上,提出基于局部搜索—模拟退火的点云数据进行过滤计算的优化方法。工程验证结果表明,该优化方法与传统弦高比法相比能更有效地去除异常点,降低过滤效果对初始阀值的依赖性,不需要任何参数的先验信息。对优化数据进行三维建模后保留了采空区的完整性,并对采空区形状等进行优化,实现了采空区三维建模的准确性,为采空区点云过滤提供了优化算法。     

基于三维激光扫描的复杂空区点云处理技术研究

根据矿山地下空区激光扫描方面的工程运用,结合Geomagic、3DMINE等软件,针对空区测量及后期点云数据处理中的各种问题,总结了空区扫描的操作处理方法,制定了针对复杂空区现场测量的方案,并且提出了一套比较简洁、高效的点云后期处理与三维建模流程;应用于福建源鑫矿业空区扫描的现场,较好地取得了现场复杂空区的测量数据,把大量点云数据进行简化优化,建立了空区巷道一体化的三维模型,探明了采空区位置、形态及分布情况,为后期空区剩余矿柱的回采及采空区的综合治理提供直观有效的支撑;研究结果对于类似空区处理有很好的借鉴作用.     

三维激光扫描与GPS在尾矿坝监测的应用分析

三维激光扫描技术是国际上近期发展的一项高新技术,是基于面的数据采集方式,三维激光扫描获得的原始数据是点云数据。通过激光测距原理(包括脉冲激光和相位激光),瞬时测得空间物体的点云数据,利用三维激光扫描技术获取的空间点云数据,可快速建立结构复杂、不规则的场景的三维可视化模型,通过三维可视化模型可以获取任一点的三维坐标,既省时又省力。可视化模型结合GPS定位技术,通过坐标转换可以实现对尾矿坝高效率、高精度和非接触性的变形监测。     

不规则三角网法在土方量计算工程的应用

在计算大型土方或者不连续的曲面地物的土方时,通常采用不规则三角网法计算土方大小,测量部门利用三维激光扫描技术获取的激光点云数据,经过预处理后,分别利用Surpac软件和基于CAD平台的Cass软件进行土方的计算与比较,结果表明:在数据处理的速度及三维建模可视化上,Surpac软件较Cass软件有明显的优势。     

基于C-ALS实测的复杂采空区充填标高判定

充填采空区是目前最为有效的采空区处理方法,然而复杂采空区空间形态和体积等不易确定,这给确定采空区的充填量及充填标高带来一定困难。在赤峰中色白音诺尔矿业有限公司利用C-ALS三维激光扫描系统,对复杂采空区进行探测,并辅以Surpac软件建立采空区三维实体模型,提出模型分割法,利用一定标高的平面分割模型,使分割的模型体积等于充填量,从而快捷、有效的确定复杂采空区所需的充填高度。     

基于自适应网格划分的复杂矿体投影轮廓线自动生成方法

为解决复杂矿体投影轮廓线生成计算量大、速度慢等问题,提出一种基于网格划分的矿体投影轮廓线自动生成方法,将构成矿体模型的三角网格降维投影,生成二维三角形面片集;采用自适用规则网格划分投影区域,将三角形面片数据存储至网格单元中并建立索引关系;采用邻接单元搜索方法将网格单元进行分类,并用单元的边界矩形代替内部单元中的三角形面...     

A strategy for sampling on a sphere applied to 3D selective RF pulse design

Conventional constant angular velocity sampling of the surface of a sphere results in a higher sampling density near the two poles relative to the equatorial region. More samples, and hence longer sampling time, are required to achieve a given sampling density in the equatorial region when compared with uniform sampling. This paper presents a simple expression for a continuous sample path through a nearly uniform distribution of points on the surface of a sphere. Sampling of concentric spherical shells in k-space with the new strategy is used to design 3D selective inversion and spin-echo pulses. These new 3D selective pulses have been implemented and verified experimentally.     

Cerebral cartography--a method for visualizing cortical structures

We present a method for visualizing the human cortex on one planar map. The data are taken from a 3D MRI study. Ray tracing with non-parallel rays is used to project the cortical relief onto a non-planar projection surface, which is in turn mapped onto the plane by cartographical projection. Two modifications of the method are proposed: the spherical mapping uses a sphere as the projection surface; the model-based mapping uses an analytically defined model of the scalp to generate the normal vectors. The cerebral cartography can be used for example for producing anatomical reference maps on which EEG measurement data can be superimposed.     

基于三维人耳形变模型的三维人耳重建

基于对已有三维人耳重建工作和形变模型理论的研究,充分结合人耳自身的结构特征,提出了一种新的三维人耳重建方法——基于人耳形变模型的方法.首先使用中垂线法完成了外耳轮廓特征点的定位;提出分级三角网格法,解决了样本耳基于生理特征的稠密对应问题;再借鉴广义普鲁克分析的思想,在三维空间内实现了精确全自动的三维人耳形状对齐;最后训练得到了三维人耳形变模型.所提方法只需一幅二维图像,即可获得足够稠密的三维人耳模型.在UND三维人耳数据库和USTB三维重建人耳数据库上的大量实验证明所提方法的有效性和优越性.      

A quantitative evaluation of the three dimensional reconstruction of patients' coronary arteries

BACKGROUND: Through extensive training and experience angiographers learn to mentally reconstruct the three dimensional (3D) relationships of the coronary arterial branches. Graphic computer technology can assist angiographers to more quickly visualize the coronary 3D structure from limited initial views and then help to determine additional helpful views by predicting subsequent angiograms before they are obtained. METHODS: A new computer method for facilitating 3D reconstruction and visualization of human coronary arteries was evaluated by reconstructing biplane left coronary angiograms from 30 patients. The accuracy of the reconstruction was assessed in two ways: 1) by comparing the vessel's centerlines of the actual angiograms with the centerlines of a 2D projection of the 3D model projected into the exact angle of the actual angiogram; and 2) by comparing two 3D models generated by different simultaneous pairs on angiograms. The inter- and intraobserver variability of reconstruction were evaluated by mathematically comparing the 3D model centerlines of repeated reconstructions. RESULTS: The average absolute corrected displacement of 14,662 vessel centerline points in 2D from 30 patients was 1.64 +/- 2.26 mm. The average corrected absolute displacement of 3D models generated from different biplane pairs was 7.08 +/- 3.21 mm. The intraobserver variability of absolute 3D corrected displacement was 5.22 +/- 3.39 mm. The interobserver variability was 6.6 +/- 3.1 mm. CONCLUSIONS: The centerline analyses show that the reconstruction algorithm is mathematically accurate and reproducible. The figures presented in this report put these measurement errors into clinical perspective showing that they yield an accurate representation of the clinically relevant information seen on the actual angiograms. These data show that this technique can be clinically useful by accurately displaying in three dimensions the complex relationships of the branches of the coronary arterial tree.     

大型复杂采空区群的稳定性数值分析及隐患区域预测

大型采空区灾害存在突发性与破坏范围大等特点,如何对采空区灾害进行有效的预防和控制是采空区隐患治理的重要工作。以某矿山为背景,利用井下无人机三维激光扫描系统对采空区进行精细探测,并利用Geomagic对模型进行优化,然后利用FLAC3D进行采空区稳定性分析,确定了大型复杂采空区的隐患区域;将圈定的隐患区域与现场采空区实际冒落情况进行对比,验证了采空区空间结构演化结果与数值分析结果相吻合,证实了该数值分析方法的可靠性。最后基于采空区三维激光扫描结果,再次对采空区进行数值分析,重新圈定采空区的隐患区域。研究结果为矿山采空区安全隐患识别和治理措施的制定提供了科学依据。     

Characterizing cavities in model inclusion molecules: a comparative study

We have selected fullerene-60 and -70 cavities as model systems in order to test several methods for characterizing inclusion molecules. The methods are based on different technical foundations such as a square and triangular tessellation of the molecule taken as a unitary sphere, spherical tessellation of the molecular surface, numerical integration of the atomic volumes and surfaces, triangular tessellation of the molecular surface, and a cubic lattice approach to a molecular space. Accurate measures of the molecular volume and surface area have been performed with the pseudo-random Monte Carlo (MCVS) and uniform Monte Carlo (UMCVS) methods. These calculations serve as a reference for the rest of the methods. The SURMO2 and MS methods have not recognized the cavities and may not be convenient for intercalation compounds. The programs that have detected the cavities never exceed 5% deviation relative to the reference values for molecular volume and surface area. The GEPOL algorithm, alone or combined with TOPO, shows results in good agreement with those of the UMCVS reference. The uniform random number generator provides the fastest convergence for UMCVS and a correct estimate of the standard deviations. The effect of the internal cavity on the accessible surfaces has been calculated.     

基于无人机载三维激光扫描测量系统的采空区扫描及应用研究

针对地下矿山两步骤回采过程中采空区边界影响相邻矿房回采质量，且传统测量手段往往无法获得完整边界数据的现状，文中采用无人机载三维激光扫描测量系统对某地下铁矿山采空区进行了扫描测量，评估其扫描数据的单点误差最大约为3.6 cm，任意两点间距离平均误差约为2.0 cm，说明其扫描精度较高。在此基础上，快速获得相邻一步骤采空区三维模型，并对一步骤采场的贫化和损失指标进行了预测分析，得出由于一步骤矿房超挖造成的实际矿房贫化率增加值为3.46%，因矿柱损失造成的矿房理论损失率为13.11%，为矿山实际开展二步骤矿房回采设计提供了数据支撑，为优化回采设计方案以达到最大的矿房回收效益奠定了基础。