异形组合零件建模中地面激光扫描仪的应用研究

针对异形组合零件三维建模在恶劣环境下因不规则目标测量困难而导致的几何结构分析周期长、模型精度低、工作复量大等问题,采用地面激光扫描仪,以快速而非接触式的方式采集点云数据,结合逆向工程方法和轮廓线曲面正投影法,通过曲面提取与数据误差计算工序降低地面激光点云中的噪声对建模精度带来的负面影响,并以两组异形组合零件建模实例进行测试得到,三维建模与不规则目标件虚拟干涉检验值均低于02 mm,并且3D打印样品符合装配精度要求,验证了地面激光点云数据不仅能单纯地进行曲面反求,而且能广泛用于极端操作条件下的精确设计建模工作。     

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。     

基于深度扫描仪的高辨识度三维人体模型重建方法

3D 照相打印馆人像的打印质量取决于3D 扫描获得的三维人体模型的辨识度。然 而,由于现有3D 人体扫描仪价格昂贵、操作复杂等原因,使得3D 人像打印成本高、耗时长和 打印精度较低。针对这些缺点提出一种基于深度扫描仪重建高辨识度三维人体模型方法。利用 多组深度扫描仪分工协作、优势互补,分别获取高辨识度的人体面部五官点云数据,上半身与 全身表面轮廓点云数据。然后,通过引入特征点和改进的最近点迭代法将采集到的三组点云数 据进行对齐、替换、拼接,将拼接后的无拓扑关系的点云数据进行曲面重构即可获得高辨识度 的三维人体模型。该方法的扫描时间较短,以较低的成本构建了具有高辨识度的三维人像模型。     

基于倾斜摄影测量的矿产地形三维可视化建模研究

对矿产地形进行三维可视化建模,指导地质勘探,提出基于倾斜摄影测量的矿产地形三维可视化建模方法,采用倾斜摄影测量进行矿产地形的三维图形重建,提取矿产地形的三维边缘轮廓特征量,采用稀疏性的模板特征匹配方法进行矿产地形三维可视化的块匹配,构建矿产地形的边界分布轮廓线,采用不规则三角网重建方法进行矿产地形三维可视化图像的视觉重构,结合倾斜摄影测量方法实现对矿产地形的三维离散点数据重构,提高对矿产地形三维可视化建模的精度。仿真结果表明,采用该方法进行矿产地形三维可视化建模的精度较高,视觉重构效果较好。     

基于线结构光的三维坐标测量技术研究

传统的口腔修复体三维点云数据测量技术难以满足精度要求。为此,提出一种基于线结构光的三维坐标测量方法。在摄像机标定过程中,采用最小二乘法计算光平面方程,使用平移扫描和旋转扫描获取物体表面三维数据,以避免求解摄像机内外参数。实验结果表明,重建后的三维模型可以满足高精度近景三维测量的要求。     

基于三维激光扫描的商业广场地面水平沉降测量设计

考虑到传统方法在测量商业广场地面水平沉降时存在中心位置和边缘处的测量精度低问题,提出了基于三维激光扫描的商业广场地面水平沉降测量设计与研究。根据商业广场位置设计激光器的扫描参数,采集商业广场的地面水平沉降点云数据,利用三维激光扫描技术匹配地面沉降的点云数据,并形成干涉图,完成商业广场地面水平沉降的点云数据处理,基于商业广场地面水平扰动区示意图,得到商业广场拖带扰动区的半径,计算了商业广场地面水平扰动区范围,根据商业广场水平沉降的几何关系,设计了商业广场地面水平沉降测量原理,实现商业广场地面水平沉降的测量。实验结果表明,基于三维激光扫描技术的地面水平沉降测量方法可以同时提高商业广场地面水平沉降中心位置和边缘处的测量精度,在地面水平沉降监测中具有一定可行性。     

基于立体视觉的接触式三维测量系统

传统的三维接触式测量方法存在着速度慢、测量范围受限等缺点,而纯粹的非接触式测量方法则存在着特征边缘无法获取的问题。结合两种测量方法,设计了一种新的三维测量系统,该系统采用立体视觉技术对接触式测头的空间位置和姿态进行定位,进而间接计算接触式探针针尖位置来完成空间点的三维坐标测量。实验结果表明:系统测量精度优于0.2 mm,能够应用于工业现场进行复杂工件的典型几何特征检测和模型重构。     

基于激光雷达的猪只体重测量系统开发与研究

随着养殖业规模化的不断发展,自动化养猪已成为目前猪只养殖业的一种趋势。针对传统猪只体重测量过程中出现一系列应激性行为问题,本文开发研究了一款基于激光雷达猪只体重测量系统,该系统通过以激光雷达为核心的硬件设备与软件系统相结合,实现了猪只二维模型建立;在此基础上采用QT3D框架构建视窗,并对视窗进行水平垂直布局并构建猪只三维模型视窗。采用Delaunay三角划分的方式叠加得到猪只体积,利用系统获得体积数据与猪只真实体重构建体积与体重数学模型,拟合精度R2为0.92535。对该模型验证分析得知体重误差在±8%范围内。该系统扫描速度快、建模效果良好、体重计算精确,为猪只非接触式测重和相关领域的点云数据三维建模应用提供了新的技术研究方法。     

三维打印牙颌模型的计算机辅助测量与精确度研究

摘要：牙颌模型是口腔正畸治疗的重要参考标准,传统的石膏模型易老化断裂,且存储不便;针对石膏模型制作过程效率较低、精度不高,提出了基于3D打印技术制作牙颌模型的实际方法,并应用计算机辅助测量,进行了模型精确度分析;首先通过将影像数据数字化建模,采用熔融沉积制造技术得到3D打印牙颌模型;其次制定模型精确度分析的测量项目与测量标准,利用计算机辅助测量与三维最佳拟合配准技术,分析模型精确度;最后对测量数据统计分析,并得到差异分布规律;实验结果表明,3D打印牙颌模型精确度完全能够满足临床需求,3D打印相较于传统的制作过程更高效和经济,计算机辅助的牙颌模型测量不但替代了传统的手工测量方式,也极大提高了测量的准确性与可重复性,具有很高的推广价值。     

大型建筑物数字化及三维建模关键技术分析

随着激光扫描仪硬件水平的不断提高及数据处理方法的不断完善,地面三维激光扫描技术在城市建筑物数字化与三维建模方面的应用越来越广泛。通过对比使用两种不同工作原理的激光扫描仪(相位式和脉冲式)进行大型建筑物数字化及三维建模的试验,详细探讨了试验过程中数据采集、数据处理及三维建模等各个环节的主要问题及关键技术,提出了相应的解决方案及需进一步研究解决的问题。     

矿山生态环境修复虚拟系统的关键技术研究及实现

为了三维展示矿山生态环境修复效果,提出采用虚拟现实技术来实现修复虚拟系统,描述了三维地形建模的步骤和虚拟景观的建模方法,并采用希尔排序法对虚拟系统中的碰撞检测方法进行了改进。实验结果表明优于传统方法,并且实现了丁山岭矿区虚拟系统的开发。     

基于无人机机载激光雷达的海岛建筑物高度测算技术

当前技术在测量海岛建筑物高度时,得到的激光点云数据质量差,测算结果不准确。为了解决上述问题,基于无人机激光雷达研究了一种新的海岛建筑物高度测算技术。利用无人机自动控制技术对海岛建筑物进行多点多角度照片拍摄,拍摄方案有两种,分别是折线形飞行方案和环绕型飞行方案;在海岛建筑物的不同位置和不同高度设置多个地面影像控制点,通过航拍得到各个海岛区域的特征图像,利用Smart3D建模软件完成建模,将建立的三维模型从图像空间坐标系转换到大地空间坐标系,从而得到海岛建筑物高度。与传统测算技术进行实验对比,结果表明,基于无人机激光雷达的海岛建筑物高度测算技术测算精度高于传统技术,对于海岛管理有很好的促进作用。     

Method and Realization of Calculating BRDF System with Multi\|angle Images

BRDF(Binomial Distribution Function) can describe the reflection characteristics of the surface,one of the cutting\|edge hot issues in multi-angle research in quantitative remote sensing.In order to study the reflection of the objects at different angles of observation,the measurement data are obtained by using the aerial photogrammetry method.Based on the collinear equation and semi-empirical core-driven model theory,the measurement of BRDF system with Multi\|angle Image is realized by using C# object\|oriented programming,including SFM(Struct From Motion) algorithm to solve camera parameters and establishment of the image pyramid to read image data efficiently and accurately.The system polarized graph were generated by selecting soil and maize ground point in the multispectral image data obtained by using the Micro\|MCA six-channel multi\|spectral camera,compared and analyzed with the image of the BRDF simulation software(DART).The results show that the system is computationally efficient and robust.The reflectivity of any observation angle extrapolated from the core driving model is in accordance with the characteristics of BRDF.The “hot spot” appears at the same side observation of the sun,which is consistent with the change trend of reflectivity of DART simulation image.The multi\|scale module designed in the system can meet the calculation requirements under different spatial resolution of image.The realization of the system provides a reference for the follow\|up study of multi\|angle measurement of BRDF in quantitative remote sensing.     

机载X-波段双天线InSAR数据森林树高估测方法

短波长的干涉合成孔径雷达(InSAR)适用于数字表面模型(DSM)提取,但难以提取准确的林下地相位,在缺乏高精度数字高程模型(DEM)的森林区域,短波长InSAR数据估测树高的能力受到限制。针对这一问题,采用机载X-波段单极化(HH)双天线InSAR数据开展了森林树高估测方法研究。双天线InSAR可以忽略时间去相干的影响,并且X-波段波长较短,入射角较大(中心入射角45.77°),地表对干涉去相干的贡献可以忽略,因此可将干涉复相干作为体去相干,对体去相干模型中的结构函数进行勒让德展开,截取第0阶展开式得到了基于相干幅度的森林树高估测模型,利用均匀选取的LiDAR冠层高度模型(CHM)检验样本对估测结果进行严格的精度评价,并与差分法的树高估测结果进行对比。精度评价结果显示:相干幅度法与差分法都得到了较高的估测精度,两者的R~2、RMSE、总精度分别为0.81、0.86;1.20m、0.97m;86.4%、88.7%。研究结果表明:相干幅度与森林树高具有负相关关系,适用于估测树高,基于单极化相干幅度的估测模型也可以得到较高的估测精度,与差分法的估测结果相比,虽然估测精度略有降低,但此方法具有两方面的优势:一方面,估测结果不需要实测样地数据标定,对于没有实测样地数据的森林区域亦能进行高精度的树高估测;另一方面,相干幅度法不需要高精度的DEM,具有更强的实用性。     

地面三维激光扫描点云数据处理及建模

本论文以昆明理工大学呈贡校区“昆明理工大学”石碑作为目标场景,利用地面三维激光扫描仪Maptek I-Site 8200SR获取目标场景的点云数据,使用Maptek I-Site Studio 6.0对点云数据进行预处理,包括点云数据的配准、去噪及精简;通过提取特征点云同时结合AutoCAD2014、3ds Max实现对目标场景的建模。研究三维激光扫描点云数据预处理的方法步骤及模型构建过程,通过分析数据处理及建模结果,结合当前的研究状况探讨了模型的相关应用,并展望进一步的研究方向以及工作内容。     

基于三维激光扫描与无人机倾斜摄影技术的古建筑重建

针对古建筑三维重建中传统技术很难同时兼顾高精度三维信息快速获取和多角度真实地物纹理特征准确采集的难题,提出联合三维激光扫描与倾斜摄影测量技术的古建筑三维重建新方法。新方法充分结合了两种技术的优势,利用特征点匹配算法来实现多源数据精确融合,从而实现古建筑室内外完整三维模型的构建。以中国传统村落渐山村李氏家庙为例,通过该方法构建的三维模型与实际激光测距仪测量数据比较,其相对中误差为5 mm, 且建模效率相对于传统方法也有大幅提升;此外,将构建的模型以不同比例尺进行3D打印与室内外展示,进一步验证了建模数据的可用性;表明该方法将为古建筑文化遗产的修复与保护提供重要技术支持。