三维激光扫描技术在公路边坡稳定性监测中的应用研究

随着科学技术的进步,三维激光扫描技术作为一种新的手段应用于公路边坡稳定性监测中,其拥有的高效、实时、准确的特性均为边坡稳定监测所需的。但是,由三维激光扫描获取的点云数据是海量的,同时还包含有各种噪声点的影响,着重研究进行边坡稳定性监测的点云数据处理的方法及过程。     

LIDAR点云数据处理与应用

机载雷达测量技术作为一种主动、快速、精确的新型遥感测量方法,自出现以来便受到广泛关注,其获取空间数据的后处理也已成为研究热点。分析LIDAR点云数据的获取原理及分类,探讨Microstation的terra模块数据及LIDAR点云数据的分类处理方法。     

基于PCL的人体模型自动化修形研究

提出了基于患者人体点云数据的修形曲面自动化建造方法.利用三维激光扫描仪获取人体点云数据,滤波后将点云数据分割成骨盆、腹腔和胸腔三部分,根据三点加力矫形原理提取用于设置伸展空间和施加矫形压力的点云数据,施加变换操作;最后实现点云数据的拼接,创建人体修形曲面.设计案例表明该方法为矫形支具自动化设计奠定基础.     

激光点云用于预制构件尺寸检测的方法研究

针对预制构件尺寸批量检测的技术难题,提出一种基于三维激光点云的检测方法,运用点云关键角点提取与断面剖分思路,首先在点云预处理的基础上通过面域分割获取构件各外露面的完整面域;其次利用切片剖分获取断面点并提取关键角点坐标,再计算构件尺寸及几何线形;最后实现构件逆向三维建模以反映构件实际空间形态。将该方法应用于预应力混凝土预制组合箱梁的尺寸检测中,结果表明该方法所得尺寸点云计算值与人工测量值误差在1%以内,具有较好的测量精度。该方法能实现构件尺寸多断面检测,相较于人工测量方法更完善,可完成预制构件尺寸的批量检测以及后续的逆向三维建模。研究成果对提高桥梁构件的智能化检测水平具有重要的理论意义和实用价值。     

车门内板复杂钣金件逆向建模方法探讨

以某轿车前后车门内板为例,探讨复杂钣金件的逆向设计过程和方法。通过手持式三维激光扫描仪的非接触式测量获取前后车门内板的点云数据。利用Geomagic Studio 12软件进行前期点云处理。基于CATIA V5 R17软件平台的自由曲面、创成式外形设计、数字化外形编辑器、快速曲面重构等模块完成前后车门内板的曲面重构,并进行相应的曲面质量检查。对复杂钣金件的逆向建模流程和方法以及车门内板曲面质量的评价指标进行了相关探索。     

反求工程中点云数据的获取

反求工程CAD建模数据点的获取技术,是利用相应的测量设备或扫描设备对测量对象进行测量或扫描,以形成产品三维实物模型的技术。目前使用最广泛的是光学测量法。该方法是一种非接触式方法,采用这种方法可进行全场测量,也可以逐点、逐线扫描测量。为了能够快速而准确地反映被测物体的面型特征,采用线扫描测量法。此方法的测量精度比投影光栅全场测量法高,测量速度比点扫描法快。     

基于无人机激光点云数据改进的棱柱法土方量计算方法

传统的土方量计算方法存在精度不高、效率低等问题,而利用无人机激光点云数据可以有效地解决这些问题。新近开发的基于无人机激光点云数据,快速、准确地计算土方量的软件——Digital Map,以宜春至井冈山高速公路宜春三阳至新田段新建工程为例,使用无人机获取试验区的三维点云数据,使用Digital Map软件计算土方量。结果表明,采用改进的棱柱法计算得到的结果既高效又与已知的总体土方量信息更接近,即更精确;同时在数字地面模型(digital terrain model,DTM)的基础上,更准确地描述了自然地形信息。该方法使用设计面的DTM,因此不受场地高差限制,适用于大部分复杂、真实的施工现场;且快速、准确,对于会产生海量数据的无人机激光点云效果尤其明显。     

基于机载LiDAR和Mean Shift算法提取森林密度

为获取森林密度信息,利用Mean Shift算法对森林点云进行单木分割提取森林密度信息.首先,以点云三维坐标和法向量作为特征向量,利用统计分析方法选择合适带宽及阈值,采用Mean Shift算法对点云进行初始分割;其次,对分割后的点云进行分析,加入灌木、杂草等过滤条件,得到树冠点云;然后,对树冠点云再次进行Mean Shift分割,并对每类树冠点云进行统计,以稳态点为粗略位置标记计算森林密度;最后,与地面实测数据进行验证.地面数据验证结果表明,平均计算精度达到90.0%以上,可满足林业应用需求;通过与分水岭法进行对比发现, Mean Shift方法获得的精度为92.5%,比分水岭方法70.0%高出22.5%,且避免了分水岭方法导致的过分割现象.      

网络环境下全景图和点云数据快速融合可视化方法

现有多源数据融合可视化方法对数据精度要求高,匹配过程复杂,且传统点云的组织索引方式冗余,面对复杂数据的动态性较差,索引效率较低,难以支撑在网络环境下进行多源数据高效可视化交互.?针对上述问题,提出面向网络轻量化应用的全景图与点云数据快速融合可视化方法.?探讨了二维影像与三维点云的快速映射匹配机制、非规则性八叉树点云优化...     

基于三维模型重构技术的公路预制构件尺寸检验评价方法

为使公路工程异形混凝土预制构件的制造尺寸检验评价适应工业化建造要求，应用三维模型重构技术检验评价了异形混凝土预制构件尺寸，提出了高精度、自动化异形混凝土预制构件尺寸检验评价方法，包括三维模型重构、点云数据处理和检验评价体系3个环节；总结了基于三维摄影的点云模型重构技术的原理和关键环节，研究了基于坐标转换和包围盒的无关点云自动剔除算法，并通过2个实例验证了该算法的效果；研究了点云整体配准和3类局部配准方法，针对不同形状的构件和不同位置的细部构造，结合工程需求进行对照；考虑工程需求并与配准方法对应，提出了基于彩色误差云图和数理统计方法进行构件尺寸检验评价的3种判异原则，包括误差均值和标准差判异原则、误差极值判异原则、综合判异原则；综合分析彩色误差云图和误差分布，利用判异原则对箱型涵洞侧墙和管型涵洞侧墙实例的尺寸进行了检验评价。研究结果表明:3种判异原则分别适合对预制构件进行整体宏观、局部单项和先整体后局部的检验评价；采用三维模型重构技术建立的异形混凝土预制构件点云模型，与实际构件相比其长度和宽度的误差均值约为1.5 mm，三维模型重构技术可以替代人工测量；能够自动化剔除无关点云，并执行更为严格且符合工程需求的构件尺寸检验评价。      

沥青路面表面纹理三维高精度激光非接触式检测

为实现沥青路面纹理构造高精度自动检测，借助三维激光技术实现路面纹理三维重构，提出模拟铺砂的沥青路面构造深度测量方法. 首先采用高精度三维激光扫描仪获取雅康高速公路沥青路面0.1 mm精度三维高程数据，同时人工铺砂法获取对应区域的宏观构造深度值；其次通过数字图像处理技术实现重构沥青路面三维云图并进行数据噪声处理；最后设计四连通多种子组合填充算法，实现在滤波后的三维路面纹理云图上自动铺砂并获取路面纹理宏观构造深度值. 研究结果表明:模拟铺砂测量方法与人工铺砂法测量的平均构造深度（MTD，M)的平均绝对误差为0.052 mm，两者相关系数为0.96. 研究成果验证了用非接触式路面纹理测试替代现有的接触式路面摩擦性能测试的可行性，为道路交通安全网级监测与管理奠定基础.      

涡轮叶片逆向建模与特征参数提取

为了在已有涡轮叶片实物基础上进行再创新设计,采用激光扫描仪对涡轮叶片进行数字化扫描,提出了在三维测量得到涡轮叶片点云数据的基础上,准确进行逆向建模、反求几何参数和提取气动特征参数的逆向设计方法.根据涡轮叶片的几何参数反求和提取气动特征参数要求,基于获取涡轮叶片的截面点云图,用五次多项式曲线拟合叶盆和叶背,并用圆弧逼近叶形前后缘.基于该方法,采用Matlab软件对涡轮截面线点云进行拟合,反求得到了叶身型线方程,拟合偏差控制在之内,能够获得准确的叶片截面型线和气动特征参数.      

激光扫描技术在路面病害检测中的应用

通过分析目前3D激光扫描技术在测量领域的应用现状，介绍加拿大ILRIS-3D激光扫描系统的硬件设备的特点、数据处理软件PolyWorks的功能和操作方法，探讨ILRIS-3D在路面平整度及病害检测中应用的可能性，同时通过路面试验证明：ILRIS-3D扫描得到的数据经Poly Works处理后，能较好地反映原始的路面特征，并能给出相应的路面病害数据，说明利用激光检测技术进行路面病害特征检查是一种先进的手段。     

3D激光扫描仪测设路面平整度及病害研究

路面平整度及病害检测是道路工程研究的重要内容.基于静态的三维脉冲激光扫描技术在一定程度上可以弥补现有检测技术和方法的不足,实现快速、方便、大面积的测设.有较高的应用价值.     

3D激光扫描仪测设路面平整度及病害研究

路面平整度及病害检测是道路工程研究的重要内容.基于静态的三维脉冲激光扫描技术在一定程度上可以弥补现有检测技术和方法的不足,实现快速、方便、大面积的测设.有较高的应用价值.     

管线三维建模及可视化分析

管线是主要的城市基础设施之一，管线三维建模与可视化是构建“数字城市”的重要内容。采用断面与体面三角剖分拟合方法构建弯曲管线、三连通管线的三维模型，给出建模的方法和步骤，以OpenGL作为三维图形应用程序接口，实现管线三维建模及可视化。     

海量数据的均匀稀化

为了给后续曲面重构提供合适、均匀分布的数字化型面,从激光测量数据的特点出发,即测点本身趋于均匀分布的情况下,根据古典概率提出了平面数据均匀稀化的4种方案;然后,在曲面局部趋于平面的假设下,又将平面稀化方案扩展到三维空间.由于稀化过程中不需要考虑曲面的具体特征,给实际操作带来了极大的方便.对3个实测数据点的稀化测试,也进一步验证了本文提出的算法是行之有效的.     

CSG/BR方法在铁路构筑物三维建模中的应用研究

根据铁路构筑物形状规则性的特点,在CSG、BR等三维模型表示方法的基础上,研究了CSG/BR混合模型表示法在铁路构筑物三维建模中的应用。以往的铁路三维模型重在可视化方面,CSG/BR模型可以关联属性数据,进行空间查询和分析,并以桥墩为例分析了此方法的建模过程。     

船体结构快速建模系统研究

通过对数字建模技术的研究,基于现代船舶设计方法,提出以类库表达为基础,以模块化设计为手段的船体结构快速建模方法.在此基础上开发了原型系统,将程序的集中控制能力、数据库的集成管理能力和数字化设计相结合,实现了全船结构数字化模型的快速建立和修改,获取此过程中的生产设计信息,可应用于船舶设计、制造、运营的各阶段.     

基于Creator/OSG的数字校园虚拟现实系统

本文以南通航运职业技术学院为对象,利用三维建模软件Creator和实景驱动引擎OSG,开发了一个"数字校园"虚拟现实系统,对系统中涉及的模型构建和优化、纹理映射、视景漫游、人机交互控制、碰撞检测等技术进行了探讨。