圆结构光系统深孔圆度测量方法研究

圆结构光系统测量深孔(通孔)圆度时存在激光器、相机和深孔难以保持平行或同轴的问题,导致无法测量准确的圆截面,从而产生系统误差。搭建了基于圆结构光的测量系统,分析了系统误差的产生机理并提出了一种基于圆结构光系统测量圆度的方法,可对系统误差进行一定补偿：首先,获取待测深孔的内表面高分辨率三维点云,拟合点云轴线,通过刚体变换将三维点云变换到深孔轴线与相机光轴平行的位置;然后,选定一个测量截面,搜索该截面上的点和与该截面范围较近的点作为圆度评定点;最后,采用网格搜索算法完成圆度评定。测量实验的结果表明,该方法对于圆度误差的补偿效果良好,其中测量不确定度为4.78μm。     

基于三维激光点云的枕簧几何尺寸测量方法

枕簧是铁路货车减振装置的关键部件,发挥着承载和缓冲的作用,其尺寸直接影响车辆的减振能力与特性。为保证行车安全,铁路货车段修和厂修时必须对枕簧几何尺寸等进行测量与检查。为提高枕簧检修过程中的测量效率,提出了一种基于三维激光点云的枕簧几何尺寸测量方法。该方法采用线激光传感器获取了枕簧三维点云数据,利用下采样和k-means聚类等算法实现了点云数据的预处理,然后通过平面拟合利用高度测量算法测量了枕簧高度;经过点云降维、边缘提取、圆分割后利用改进的圆拟合算法测量了枕簧内、外直径。搭建试验平台进行了测量算法的精度、可靠性和重复性试验。结果表明：测量10组不同枕簧,最大平均误差在±0.35 mm内,平均测量时间为2.7 s;测量4组枕簧10次,最大平均误差在±0.35 mm内,重复性小于3%。测试结果具有良好的精度和稳定性,满足检修规程和检修工艺要求。     

三维激光扫描测体积技术及其应用进展

三维激光扫描技术因具有准确性强、检测效率高、无损等优势而被应用于各行各业的物体体积测量。本文概括了利用三维激光扫描技术获取物体轮廓表面信息的几种光学原理;综述了三维激光扫描测体积系统中点云数据获取、点云数据预处理、三维重建与体积计算的研究进展;对三维激光扫描测体积技术在各类行业中的应用现状进行总结分析;最终展望了三维激光扫描技术在不规则体体积测量上面临的挑战和未来的发展趋势。     

基于误差椭球的激光测量系统的不确定度分析

为了对3维激光扫描技术的测量精度做出评估,以激光雷达测量系统为研究对象,基于误差椭球理论建立了测量系统的点位误差模型;依据点云平面误差椭球的分布特性,提出了点云拟合平面的不确定度模型,用于评估与拟合平面关联的尺寸测量精度;通过对箱体类物体高度的测量实验,获得了实际测量不确定度,并与模型仿真结果进行了对比。结果表明,该模型可较准确地估算出高度的测量不确定度,从而验证了其有效性及实际意义。     

近景光学影像和三维激光扫描点云自动配准

针对近景光学影像和三维激光扫描点云配准,采取先粗配准再精配准的策略,实现了近景光学影像和三维激光点云的自动配准.首先将具有一定重叠度的影像通过自由网平差获取相机内外方位元素,然后利用加入尺度因子的4PCS(4-points congruent sets)算法进行粗配准;最后基于空三点云与对应三维激光扫描点云切平面距离最...     

基于激光扫描技术的三维模型重建

通过分析三维激光扫描系统获取的点云数据,得到了利用点云数据构建三维模型的技术、方法和流程。介绍了利用地面三维激光扫描仪获取点云数据的过程以及结合RiSCAN PRO软件和Geomagic Studio软件进行建模的方法。对原始测量的点云数据进行处理(去除噪声,平滑,对多站点数据做拼接配准,提取目标建筑物等)得到正确和完整的目标建筑物的表面信息,然后构建三角网建立它的三维表面模型,最后通过所拍的照片进行纹理映射得到真实的三维模型。实验结果表明,利用上述方法可以有效地处理三维激光扫描获取的点云数据,实现对建筑物快速三维可视化建模。     

基于机器人与激光传感器的点云快速拼接

三维激光扫描技术作为一种快速获取物体表面模型的技术,具有采集速度快,无需接触测量目标等优势。介绍了一种工业机器人结合三维激光扫描获取点云数据的系统的搭建方法,通过激光器获取得到点云数据,然后利用机器人给出的四元数得到两组点云之间的刚体变换关系使两组点云数据统一到相同的坐标系下,完成点云数据的快速拼接,方法简单快速,不受被扫描物形状大小的限制,可实现被测物的快速扫描及点云数据的快速拼接。     

三维激光扫描测量在既有建筑物图纸测绘中的应用研究

本文首先介绍了三维激光扫描测量系统的测量原理,然后采用三维激光扫描仪对实际建筑进行扫描,获取点云数据,然后对点云数据进行处理,最终得到建筑的测绘图纸,最后总结了三维激光扫描测量在既有建筑物图纸测绘中方法和技巧,这些方法大大提高图纸测绘的效率和精度.     

SLAM激光扫描的建筑物建模方法与应用Building modeling method and application of SLAM laser scanning

基于SLAM激光扫描系统对目标建筑物进行点云数据采集,通过点云去噪、重采样等预处理得到了建筑物目标点云,利用特征提取算法提取建筑物轮廓线,分别采用点云数据直接建模法和基于轮廓线建模方法对目标建筑物进行了建模对比,利用传统全站仪获取的10个特征尺寸进行了精度验证。试验结果表明,直接建模法的建筑物模型精度为0.058 m,基于轮廓线建立的模型的精度为0.032 m,基于建筑物线特征约束的建模精度明显高于点云数据直接建模精度,为SLAM激光扫描系统在建筑物三维模型建立中的应用提供了方法和参考。     

激光扫描点云中运动图像边界信息提取方法北大核心CSCD

使用距离地面较远的机载激光扫描获取运动图像边界信息数据,得到的数据点密度较低,无法精细提取运动图像边界信息,因此设计一种激光扫描点云中运动图像边界信息提取方法。首先获取激光扫描点云运动图像,对其中的三维激光扫描仪、惯性测量单元等装置进行组合并设置相关的参数,并对激光扫描点云得到的数据预处理,使用八叉树建立离散点之间的关系,通过点云体素化完成去噪,最后通过地物聚类完成运动图像特征点云三维信息的提取。实验结果表明,所设计方法提取准确性较高,完整性较好,提取质量效果较佳,均超过了97%,具有较好的提取效果。     

基于激光点云数据的三维运动图像重构技术北大核心CSCD

为了解决三维运动图重构时存在的重构测量距离与实际距离误差大、激光点云数据数量多和重构图像清晰度对比低的问题,提出了基于激光点云数据的三维运动图像重构技术,通过配准多帧激光点云数据,从中获取激光点云数据集,再采用平面拟合方法对激光点云数据集实行去噪处理,最后利用曲面重构法完成对曲面模型的拟合,实现三维运动图像重构。实验结果表明,通过对三维运动图像重构进行测量距离与实际距离的对比、激光点云数据数量的对比和测量图像与实际图像清晰度的对比测试,验证了三维运动图像重构技术的实用性高。     

基于子空间特征向量的三维点云相似性分析

提出一种基于子空间特征向量的三维点云相似性分析算法。首先,获取两个物体的三维点云数据,并进行位置标准化。其次,利用最小子空间分割算法将两个三维点云分别分割成若干子空间。随后,计算子空间的质心到其拟合曲面的距离和夹角,并基于上述距离和夹角构成的向量空间,提取子空间特征向量。最后,通过特征向量间的相似度计算来评价两个三维点云的相似性。由于该方法将描述三维形体特征的子空间特征向量作为相似度度量的依据,所以具有数据量小、精度高的特点。实验表明,该算法能够定量地分析两个三维物体的相似性。     

地面Lidar平面标靶稳健定位

标靶是地面三维激光扫描技术中必不可少的附件之一,标靶的准确定位对于地面Lidar点云数据处理至关重要。提出基于模糊聚类的稳健平面标靶定位算法,对标靶的分类数、初始聚类中心等问题进行了讨论,并通过稳健平面拟合算法去除点云数据中的异常点,从而获取平面标靶的坐标。实验证明了该算法的有效性与正确性。     

三维激光扫描在地形监测中的应用

文中首先采用 Leica Scanstation2 3D激光扫描系统进行了野外现场数据的收集，基于收集的实时数据对点云数据进行了拼接、去噪、过滤等处理，获取了高准确率的点云数据。之后，将点云数据输入 Matlab中，再采用 BP神经网络方法进行曲面重构，在不同的时间内通过对同一地区所得的曲面拟合进行分析，并控制其精度、观察其形变范围、计算其变形程度，以便对形变区的形变趋势进行实时监控与预测。     

三维激光扫描技术在船舶排水量计量中的应用

针对传统排水量计量方法工作强度大、效率低等缺点,依托近年来迅速发展的三维激光扫描技术,提出了一种基于点云切片技术的排水量计量方法。该方法将船舶点云沿着z轴分割成若干切片点云,利用三角形面积法计算切片上下横截面面积,最终计算出每个切片的体积并累加获得船舶排水量。此外,通过建立船舶的三维模型,利用软件获得对应高度的排水量,并以此作为参考值与该方法的结果进行对比,最后计算计量结果的相对扩展不确定度。经实验验证,该方法能够以较高的精度获取船舶排水量,为船舶排水量的计量提供了一种全新的技术手段。     

基于三维激光扫描的施工建筑平整度检测方法

针对传统施工建筑平整度检测方法效率低、检测结果受人为主观因素影响较大等问题，提出一种基于三维激光扫描的平整度检测方法。首先，利用三维激光扫描仪对目标建筑进行数据采集、处理和拼接，获得高精度三维点云数据；其次，结合建筑平整度检测特点设计了一种非均匀抽稀方法，用于无损保留墙面凹凸特征；然后，利用随机抽样一致性算法结合特征值法，对建筑点云数据进行自动化特征提取与平面拟合，获得待检测墙面几何参数；最后，依据平整度检测原理，利用拟合平面与点云数据拓扑空间关系，设计了一种基于三维激光扫描的施工建筑平整度检测方法。实验结果表明：所提非均匀抽稀方法能够有效完成点云数据抽稀工作，抽稀比达55.4%，且能够无损保留墙面凹凸特征；基于三维激光扫描的平整度检测方法理论可行，精度可靠，较传统检测方法，效率提高了23.33%，且更加全面。     

三维激光技术无损测量林分结构因子适用性研究北大核心CSCD

随着计算机可视化技术与激光技术的不断发展,我国"数字化林业"建设进程不断向前推进。三维(3D)激光扫描作为一种可以快速获取目标三维点云数据的新兴测绘技术,已在林业勘查规划、林分结构研究以及单木模型三维重建等方面得到了初步应用。为了探究该技术在森林测树应用中的测量精度,通过将野外三维激光扫描林分结构因子数据与传统经典测树学方法所得实验数据进行对比发现:基于三维激光扫描数据构建的测树因子模型精度较高,其中,扫描胸径平均误差-0.16%,扫描树高平均误差-0.35%,扫描胸高断面积误差为-0.11%,误差均满足林业测树精度要求。说明三维激光扫描技术在古树保护、森林资源调查规划、森林采伐等林业应用领域具有较强的可适用性与应用前景。     

基于三维激光特征二次匹配的室外景观建模方法

激光扫描建模中通常采用一次匹配技术,但是室外三维景观处于三维环境下,一次匹配会导致大量激光点云数据特征丢失,导致室外景观三维建模效果差。提出基于二次匹配技术的室外景观三维激光建模方法。首先,在三维激光扫描技术中引入SFM方法,以此获取完整的点云数据,选取控制点进行初始配准,通过ICP算法精确配准两种点云数据。为提高点云数据的融合性,针对数据颜色等特征进行二次匹配,实现点云数据融合。最后,使所有点云数据在同一坐标中,将融合过的点云数据进行去噪、滤波和点云拼接等预处理,将数据中的两种曲面进行拟合并导入三维软件中,实现室外景观建模。试验结果表明,所提方法的三维景观建模立体水平较高,建模效果清晰,精度较高。     

基于三维视觉的室内设计虚拟现实方法研究

针对传统基于辐射度算法的室内场景三维虚拟现实方法存在耗时高、建模效果差的弊端,研究基于三维视觉的室内设计虚拟现实方法,采用主动式、全方位立体视觉传感器采集室内场景的三维点云数据,基于点云数据进行室内场景内的物体几何关系以及摆放位置分布,完成室内三维场景的自主合成,对物体摆放位置分布实施训练,通过三维场景点云数据集获取相同类型支撑物中物体产生的位置,对数据实施归一化操作,采用高斯混合模型拟合这些数据,训练出三维室内场景中物件在支撑面中的位置分布模型。采用基于深度信息场景重构方法实现室内三维场景的虚拟实现。实验结果说明,所提方法重构的室内场景直观、视觉效果好,并且具有较高的重构效率和精度。     

基于线扫描的管路三维重建技术研究与实现

针对航空发动机管路装配过程中,装配质量难以保证、检测效率低的问题,提出一种基于线结构光的管路三维重建测量方法。该方法通过线结构光扫描技术,获取管路表面三维轮廓数据,利用三维点云数据提取管路脊线和半径值。针对离散的脊线坐标值,采取NURBS算法对其拟合,利用管路脊线和半径值重建管路三维模型。通过线结构光扫描测量系统,获取管路轮廓点云数据,重构管路三维模型。实验结果证明,该方法和测量系统可以实现管路三维的快速重建,重建数据可用于管路间隙测量。