综采工作面三维激光扫描建模关键技术研究

根据综采工作面三维激光扫描模型中煤壁与顶板交线信息,采煤机可自动调整滚筒截割高度,实现煤炭精准开采。现有技术实现了基于工作面激光点云的割煤顶板线自动提取,但提取结果不能直接应用于数字化自主割煤。针对该问题,提出了综采工作面三维激光扫描建模总体方案,并对煤壁与顶板交线提取、标靶球检测、点云拼接及坐标转换等关键技术进行了研究,实现了三维地质坐标系下煤壁与顶板交线信息的近实时获取,该信息可直接发送给采煤机滚筒,为采煤机下一刀截割提供数据参考。通过巡检机器人完成工作面扫描,获取巡检点云;基于煤壁与顶板交线的曲率特性,采用弦法向量法对煤壁与顶板交线进行粗提取;引入数据点法向量与邻域点法向量的夹角信息,通过阈值排除明显的非煤壁与顶板交线点。由于巡检点云与提取的交线信息均位于局部坐标系,通过定位标靶球检测和配准,完成机头点云、机尾点云与巡检点云的拼接,得到工作面联合点云。根据定位标靶球的三维地质坐标与局部坐标,得到坐标间的转换关系,通过坐标转换将联合点云转换到三维地质坐标系下,从而得到三维地质坐标系下的煤壁与顶板交线信息。井下工业性试验结果表明,采用综采工作面三维激光扫描技术提取煤壁与顶板交线的误差...     

基于SketchUp的建筑物实景三维模型重建

随着三维激光扫描仪的价格不断下降,激光扫描技术的不断完善和数据处理方法的不断提升,三维激光扫描技术应用越来越广泛。本文通过STONEX X500Plus三维激光扫描仪采集传习馆点云数据,利用SketchUp软件,详细介绍建筑物三维建模的主要技术流程,实现建筑物点云数据实景三维建模。     

基于激光点云数据的客家土楼三维建模

传统测量方法难以获得完整准确的几何信息,且在测量过程中对文化遗产的频繁接触也存在造成文化遗产损害的隐患。利用地面激光扫描技术开展了客家土楼真实感、精细化三维建模的应用研究。首先,在现场点云数据采集的基础上提出了基于点云数据的客家土楼三维高精度重建的具体过程;其次,对点云数据处理和三维实体重建两个核心步骤,重点对点云数据的配准拼接、去噪简化和分站处理、构件轮廓线提取、三维几何建模和纹理贴图等步骤进行了详细论述。另外,对建模过程中纹理优化处理这一难点进行分析探讨,给出具体解决途径。应用结果表明:三维激光扫描技术适用于具有高复杂度几何特征的客家土楼精确化、真实感建模,为客家土楼建筑文化遗产未来的开发与保护过程的损害情况监测、恢复重建和虚拟展示等提供了高精度的数据基础。目前,技术方法已应用于世界遗产地—福建客家土楼的数字化旅游信息服务中,成效明显。     

BIM技术在古建筑保护中的应用研究

传统测绘方法获取的二维图纸难以满足现有古建筑修缮和保护的要求,本文采用三维激光扫描技术与BIM结合,通过对点云数据的处理可以高效的建立高精度的古建筑三维立体模型,使古建筑三维模型结构化及数据信息化,便于古建筑的数字化存档,为古建筑的修缮和保护提供数据支持。     

基于移动激光扫描数据的建筑物精细化建模研究

随着"数字城市"的发展,各行各业对空间数据需求不断增高,三维建模是"数字城市"的重要组成部分,传统的建筑物三维建模方法耗时耗力、精度低、采用接触式测量,这种采集方法和数据处理方式已不能满足数字化的需要。移动激光扫描技术的出现,改变了传统的的数据采集方式,为空间三维信息的获取提供了全新的技术手段。通过移动激光扫描技术获取的空间点云数据,可以建立结构错综和不规则场景的建筑物模型。鉴于传统方法的不足和移动激光扫描技术的特点,提出移动扫描技术三维建模的方法,以云南师范大学商学院的激光扫描为例,首先通过将获取的点云数据的配准、拼接、降噪、POS解算、IE解算和点云数据融合,然后进行精细三维建模。     

基于三维激光扫描的快速建模方法研究

介绍了三维激光扫描技术的含义及特点,相对于传统方法的优势,以某型装甲车负重轮的三维模型构建为例,从点云数据获取、数据预处理、利用3D MAX进行模型构建,实现负重轮由实物到点云,由点云到三维模型的快速构建.     

一种长巷道形变监测中轴线提取及断面构建方法

三维激光扫描技术被广泛用于长巷道形变监测技术的研究中,但目前的研究存在多次扫描采集到的点云数据基准点移位现象;采集到的相邻点云数据公共特征不明显,多站点云拼接后会导致累计误差增大;超前巷道形变受超前支架的影响。针对上述问题,以传统十字点法中顶底板中点与两帮重点交叉的方法为基础,提出了一种基于最小二乘法的巷道中轴线提取方法。巷道定义的直角坐标系的原点位于激光束发射处,z轴位于激光扫描器的竖向扫描面内;x、y轴均位于仪器的横向扫描面内,中轴线反映了巷道整体的走向和姿态。在巷道掘进完成未受采动影响时,整条巷道进行第一遍扫描,通过最小二乘法确定整条巷道的中心点,将各中心点连接并拟合出一条完整的中轴线。在后续的巷道变形监测中,每监测一次均通过第一次的中点位置进行点云数据叠加,准确获得巷道断面内各个点云的变化情况,进而获得巷道的形变。基于拟合的中轴线构建巷道断面。采用三维激光扫描系统在塔山煤矿30507工作面回风巷对巷道形变进行了测试,结果表明：(1)巷道形变随着测点距工作面距离的增大而变小,且30507工作面回风巷的超前影响范围为150 m,巷道形变的最大点位于底板临近采空区一侧。(2)三维激光...     

使用Kinect快速重建三维人体

三维人体模型广泛应用在多媒体工业,如动漫产业、游戏创作、电影制作等.针对传统三维扫描仪价格昂贵、操作复杂等缺点,提出一种基于低廉的深度摄像机(如微软Kinect)重建三维人体模型.该方法使用迭代最近点查找确定输入点云与可变模型之间的对应点对,将可变形人体模型拟合扫描点云数据,迭代生成高精度的三维人体模型.实验结果表明,文中方法能够使用Kinect深度摄像机快速重建出高精度的三维人体模型.     

三维激光扫描系统的关键性技术研究

为获取三维数据信息及对所获得的三维数据信息进行处理,首先介绍了陕西科技大学计算机实验室三维激光扫描系统的组成及工作原理,对三维激光扫描系统的关键性技术如摄像机标定、影响测量精度因素、散乱数据点的消除以及点云数据的压缩问题的研究进行了概述,并指出该技术的应用在某些方面还需进一步完善和改进.     

基于虚拟现实技术的犯罪现场三维重建分析

针对传统犯罪现场勘查取证难度大,重建低效的缺陷,将三维激光扫描与虚拟现实技术相融合来构建犯罪现场的三维模型。基于激光三维扫描仪获得犯罪现场精确的3D点云数据,根据设定的阈值去除点云数据的异常点,采用拉普拉斯法或平均曲率流法进行点云光滑处理,消除局部噪声。实例验证表明:通过将虚拟现实技术应用于犯罪现场三维模型重建中,能实现对犯罪现场的精确建模和犯罪过程模拟演示。     

基于标准圆柱的线激光轮廓扫描机器人手眼标定方法

在搭载线激光轮廓传感器的机器人平台手眼标定问题中,依靠线激光轮廓传感器输出的2维点云信息进行标定,存在标定过程复杂、标定精度低的缺点。本文针对这些问题,提出一种基于圆柱侧面约束的手眼标定方法。通过改变扫描机器人末端位姿,获得不同位姿下圆柱侧面扫描数据。对于激光平面与圆柱侧面相交得到的椭圆轮廓,利用随机抽样一致性（RANSAC）算法得到椭圆轮廓中心点坐标。利用椭圆轮廓的估计中心点到圆柱中轴线的距离建立约束优化方程,将手眼标定问题转化为约束优化问题。利用粒子群优化（PSO）算法和广义拉格朗日乘子法的融合算法求解约束优化问题,得到手眼标定的变换矩阵。最后基于所提方法进行模拟仿真和扫描重建试验。分别讨论了标定数据误差、标定参照物位置和标定参数初始值对标定结果的影响,并验证了手眼标定精度。结果表明,该方法不受标定参照物位置和标定参数初始值的影响,具有操作简单、通用性强、标定精度高等特点,标定精度在0.15mm以内,适合现场标定。     

一种改进的NURBS曲线插补算法

针对NURBS曲线曲率变化过快或出现曲率不连续点会导致插补进给速率变化过快,超出机床的加减速能力。提出一种利用NURBS曲线曲率特征的改进插补算法。该算法根据NURBS曲线曲率的变化情况将曲线分成曲率平缓段和曲率突变段,在前瞻过程中扫描出曲率突变段,获得该段的起始点、终止点及最低速率点等信息,采用梯形加减速方法对该段进行速度规划,以满足机床动态特性,实现在曲率平缓段以指令速度插补,在曲率突变段以规划速度平滑插补。仿真实验结果表明,在保证加工精度的前提下,该增强算法以较高效率实现了曲率突变段的平滑插补。     

结合ASM及特征融合策略的Tagged MR左心室分割

提出了一种基于ASM框架的Tagged MR图像左心室分割方法。即从基于典型相关分析的特征融合角度对LM滤波器组提取的Tagged MR图像左心室纹理特征用典型相关分析进行优化组合,再用SVM构造分类器,通过分类器来确定边缘点,驱动ASM模型边界变形得到分割结果。通过典型相关分析的特征融合可以降低分类错误率,提高分类性能;用分类器代替经典ASM模型的基于轮廓灰度的匹配法来确定边缘点具有较强的鲁棒性。该方法在不同时刻不同断层Tagged MR图像上进行了验证,实验结果表明该方法具有较高的准确度和较强的鲁棒性。     

一种钢轨动态轮廓数据校准方法研究

为减轻轨检车振动对车载视觉测量系统动态测量钢轨轮廓的不利影响,提出一种基于轮廓曲线特征点和最近点迭代算法ICP(Iterative Closest Point)的数据校准方法。通过识别动态轮廓曲线的特征点,完成数据初步校准,然后利用ICP算法确定初步校准数据与标准数据之间的变换矩阵,实现动态数据最终校准。最后通过实验模拟了振动对测量的影响。实验结果表明：在垂磨和侧磨测量点处,校准后数据与标准数据偏差值的标准差分别为0.088 mm、0.085 mm,取置信水平为0.99时,校正精度分别为±0.227 mm、±0.219 mm,该方法有较好的精度,可应用于工程测量。     

燃气轮机叶片360°轮廓高精度测量

为了寻找一种既能满足叶片测量精度要求,又能解决叶片高精度测量成本高、测量效率低的测量方法,通过搭建基于相位测量的三维轮廓测量系统,对叶片进行360°测量,由于采集的点云数据需要进行数据融合,设计了一种基于相位测量轮廓方法的多角度点云数据融合机械装置,提出了基于参考平面数据旋转的新算法,最终实现了旋转多角度叶片三维轮廓点云数据高精度的自动融合,得到了完整清晰的叶片三维表面轮廓。同时对叶片局部大曲率部位进行测量,为局部二次因素的详细实验测量提供了有利条件。实验结果证明相位测量轮廓术应用于叶片三维轮廓测量非常具有实际价值。     

基于扫描点云的建筑物特征剖面快速获取

三维激光扫描技术可以快速而精确地获取既有建筑的完整点云数据,但要从点云中获得修缮设计及结构健康评估所需要的特征信息仍然是一个极为耗时耗力的工作。为改善目前纯手工交互的作业现状,提出了一种从点云中快速获取建筑特征剖面数据的算法,阐述了其基本思想与作业流程,并研发了基于该算法的具有较高自动化水平的剖面图制作软件工具。实际应用证明,软件在面对海量点云数据处理时,能够显著提高作业效率及提升成果制作质量。     

一种自由曲线廓形误差的高效可靠评价方法

为实现对自由曲线廓形误差的高效可靠评价,提出了一种结合多项式方程求根与 实数编码遗传算法(RCGA)的评价方法。首先,根据最小二乘准则建立了廓形误差评价的优化模 型;进而,通过构造多项式方程,并采用 Halley 迭代对方程求根,实现了点到自由曲线距离的 高效计算;然后,采用 RCGA 完成了优化模型的求解,并与分割逼近法得到的结果进行了对比。 结果表明,该方法高效可靠,相同条件下计算时间约为分割逼近法的 5%,能够满足自由曲线 廓形误差的评价。     

激光线扫式形貌测量机器人的标定研究

为能够高效、高精度的获取大型自由曲面物体的形貌,研究了基于通用工业机器人和激光线扫描传感器的测量方法。论述了激光线扫式形貌测量系统的原理与结构,利用标准球及优化算法实现了机器人和激光扫描传感器位姿关系的精确解算,并针对机器人运动学误差对系统测量影响较大,通过对机器人运动学参数的修正有效减小了机器人的绝对定位误差。实验和分析结果表明,经标定和运动学参数校正后的测量系统对标准球的测量能达到较高精度,为采集高精度三维点云提供了保证。     

Human face profile recognition using attributed string

A new attributed string matching method for human face profile recognition is proposed in this work. It is a novel idea to apply structural and syntactic technique on face profile matching. The approach works on a chain of profile line segments and highlights the favor of curve matching by suppressing the operations of insert and delete. The technique relies mainly on the merge and change operations of string to tackle the inconsistency problem of feature point detection. A quadratic penalty function is proposed to prohibit large angle changes and overmerging. The method produces very encouraging results and is found to be suitable for similar shape classification.     

蓝牙无线接入速率分析与测试

给出了蓝牙LAN接入设备(LAN Access Point,LAP)提速设计和实现。简述了蓝牙协议及其LAP应用模型以及原有的PC、嵌入式版本的实现方案。该系统功能上实现了LAN接入应用模型但速率较低,分析了速度的瓶颈和提速的方案,给出了提速后的系统测试性能和高速蓝牙接入系统的拓展应用。