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。     

基于Harris特征与NDT-ICP算法的钢箱拱预制件尺寸智检方法

针对桥梁建造时传统人工尺寸检测在面对海量桥梁预制件时效率低、成本高的难题,使采用地面激光扫描(TLS)技术的智能尺寸检测突破现有数据处理算法的精度与效率瓶颈,建立了基于建筑信息模型(BIM)-TLS的桥梁钢预制件尺寸智检框架,包含构件几何尺寸检测与数字预拼装2个环节;二次开发了BIM点云化处理技术,构建了参照点云模型,采用直通滤波、统计去噪(SOR)滤波、体素化网格(VG)处理等算法预处理点云数据,实现了基于k近邻(kNN)算法的尺寸检测指标评价;通过3D-Harris特征点检测、正态分布变换(NDT)粗配准与迭代最近点(ICP)精配准提出了基于Harris特征与NDT-ICP算法的快速配准尺寸智检策略,并结合工程需求应用于某大跨拱梁组合结构钢箱拱预制件尺寸智检中。研究结果表明：采用提出的智检方法对2个相邻节段钢箱拱进行尺寸检测的最大偏差分别为1.689和1.571 mm,均满足制造偏差(小于2 mm)要求;与传统NDT-ICP算法相比,该方法将点云整体配准精度提高了35.3%,效率提高了61.88%,可见该方法表现高效且结果准确,促进了钢预制件几何尺寸检测智能化;基于该方法的拱肋数字...     

基于BIM技术的三维公路模型设计探讨

BIM技术在我国建筑工程领域的发展较为迅速,但是在公路工程领域其发展还处于刚刚起步阶段。首先通过分析BIM数据交换标准的类型,针对公路工程设计、施工和运维阶段改进及优化了BIM的技术路线。其次通过结合我国某二级公路工程项目,对比了Civil3D与Powercivil软件在前期设计阶段中的过程及应用,为BIM技术在我国公路设计中的发展提供了技术路线和设计理念。     

基于BIM公路三维实景模型的快速搭建方法研究

对基于BIM实景建模方法在公路养护领域中的应用进行研究,介绍了通过基于BIM的三维实景建模技术对公路重点养护路段模型进行快速三维实景搭建的方法.三维实景建模选用的软件是ContextCapture软件,整个建模过程包括对实际路段以及周边场景实景建模实验,建模过程中对涉及到的数据格式进行转换.整个实验通过对目标实体的快速...     

基于TIN的公路三维表面模型建立方法

公路三维表面模型是公路三维设计的基础,其关键是设计模型和地表模型的叠加运算。本文提出了一种基于TIN的地面模型和道路设计模型叠加算法,基本原理是把参考模型的边界多边形当作约束边界线插入操作模型,在保持参考模型拓扑关系不变的条件下对其进行局部LOP优化,然后删除位于参考模型边界线内的点和三角形。算法具有实现简单、速度快和运算稳定的特点,已成功应用在公路三维可视化设计中。     

基于群体可拓模型的公路线形安全综合评价研究

在分析公路安全评价中线形指标的基础上,构建了公路线形安全评价指标体系;在综合考虑评价者理论知识与实践经验的基础上,建立了基于评价者群体综合赋权的可拓评价模型。结合实例,对公路的线形安全性能开展了综合评价,为公路线形安全评价提供了新的思路和途经。     

基于非线性AR模型的时间序列弱非线性检验方法

提出一种基于非线性AR模型相对预测误差的非线性检验量δNAR,采用替代数据法来检验时间序列中的弱非线性.以4种混沌时间序列为例,分析并比较了非线性检验量δNAR与非线性零阶预测误差δZP的弱非线性检验能力.结果表明,对4种混沌时间序列中的3种,非线性检验量δNAR都表现出比非线性零阶预测误差δZP更强的弱非线性检验能力,表明该非线性检验量具有较强的数据适应性,而且对于不同的数据,具有最佳非线性检验效果的参数比较固定.     

基于未确知测度模型的一级公路设计安全性评价

构建一级公路设计安全性评价的量化值,建立了一级公路安全性评价的指标体系;针对公路设计因素与交通安全之间关系存在未确知的特点,在未确知测度空间的基础上,构建了一级公路设计安全评价的未确知测度模型。通过单指标未确知测度、多指标综合测度计算以及指标定权等过程,实现对一级公路设计安全效应的综合评价。实例分析表明,运用未确知测度模型进行一级公路设计安全评价问题研究,理论上是可行的,评价结果是可信的,从而为信息不确定条件下的公路设计安全性提供了一种新方法。     

基于DEA的交叉效率模型在公路建设适应性评价中的应用

由于经济、地域等原因,全国公路建设的发展极不平衡,地区差距与建设的适应性也存在较大差异.本文利用基于DEA的交叉效率模型来评价各地区的公路建设适应性情况,结果表明各地区的公路建设适应性差异明显.     

基于云模型与异常识别的桥梁技术状态评定方法

针对现行桥梁技术状态评定过程中存在的不确定性以及忽略了主要结构部件对桥梁整体安全使用的影响,提出在评定过程中引入异常识别,并将专门研究不确定性问题的云模型理论与传统的模糊综合分析法相结合,提出一种基于云模型与异常识别的桥梁技术状态评定方法;首先确定各个部件以及结构的权重,然后将评语集、评估数据转换为云模型,并获取在评定过程中引入异常识别前、后的评定结果;最后将该模型应用于某实桥评定中。研究表明:在传统云模型评定中引入异常识别考虑了主要结构部件对桥梁整体安全使用的影响,该模型评价方式更为符合实际工程情况,过程更为客观,结果更为全面。     

单幅图像融合参考模型的三维人脸重建

基于单幅图像的三维人脸重建以其数据获取简易而具有广阔的应用前景.本文提出了一种融合参考模型的方法实现基于单幅图像的三维人脸重建,其主要思想是以球面调和函数表示图像的光照模型,从而建立图像的光照信息与深度信息之间的解析关系;进而可基于参考模型的深度信息获得输入图像的近似光照系数,再根据近似所得的光照系数恢复其深度信息.该法不仅可完全自动化地实现,而且因不需要多个人脸模型的信息而优于基于统计模型的三维重建;由实验中对不同库中人脸图像及真实采集的人脸图像进行重建的结果发现,本文提出的重建方法是切实可行的.     

Office二次开发技术在公路工程质量检验评定系统中的应用

在本公路工程试验检测与质量检验评定一体化系统开发中,运用Office二次开发技术,从Excel文件直接提取原始试验检测报告单的实测值,作为质量检验评定的基础数据来源,成功地实现了试验检测业务与质量检验评定业务的数据共享.该设计成果已在广东省的高速公路建设中得到实际应用.     

复线铁路线路三维模型建立方法

应用表面剖分原理, 研究了复线铁路三维模型的构建方法, 将地形、桥梁、隧道等实体表面分割为一系列规则的曲面, 并用格网对其进行描述。将路基的边界点投入到地形三角网中构建新的三角网, 并删除位于边界内的三角形, 从而将地形与建筑物三维模型拼合在一起形成路线三维整体模型, 通过集成AutoCAD及3DSMAX达到对路线三维造型的目的。应用结果表明该方法具有建模速度快, 可靠性高的特点, 对构建复线铁路线路三维模型是可行的。     

基于实数编码遗传算法的桥梁有限元模型修正方法

为克服传统桥梁有限元模型修正迭代优化过程中存在的局部收敛和提高模型修正精度, 提出了联合实数编码遗传算法与静动力实测数据的有限元模型修正方法; 引入四边形等参元理论和牛顿迭代法编制宏命令, 实现有限元模型中车辆荷载的快速自动加载; 基于结构有限元模型静动力特性构造目标函数, 以实数编码遗传算法为优化策略, 采用MATLAB平台建立了有限元模型修正框架; 通过对一个简支框架结构的数值模拟, 对比了所提出优化方法与其他方法的收敛效率和修正结果, 以验证所提出方法的有效性; 采用拉丁超立方体抽样分析了有限元模型参数变化对桥梁动力响应的影响, 以确定待修正参数, 并采用所提方法修正了一座改建的空心板桥梁的实体有限元模型。分析结果表明: 零阶算法和一阶算法对参数的敏感性和修正范围依赖大, 选用敏感性较小的参数或者参数修正范围大于50%将会导致错误的修正结果; 实数编码遗传算法对初始输入不敏感, 可避免局部收敛的情况; 采用灵敏度分析得到的主要待修正参数有空心板弹性模量、现浇层弹性模量以及支座横桥向和顺桥向的约束刚度; 修正后的空心板弹性模量增幅约为19.13%, 现浇层弹性模量增幅约为16.00%, 横向约束刚度增幅约为46.21%, 纵向约束刚度增幅约为72.72%, 修正后的有限元模型的静动力特性与实测响应吻合良好, 各测点静力响应误差均小于4%, 动力响应误差小于3%。     

全站仪RDM法与3D量测法量测隧道变形精度对比

根据测量学原理和误差传播定律, 分析了全站仪自由设站对边量测(RDM) 法和三维坐标(3D) 量测法, 建立了2种量测法的隧道变形精度分析模型, 利用中误差评价隧道变形量测精度, 推导了2种方法量测隧道变形的中误差计算公式, 并以某三车道公路隧道为例, 对2种方法的量测精度进行了对比和验证; RDM法通过三角高程测量原理和三角余弦定理得出任意点之间的水平距离、高差和斜距, 根据任意测点之间的三角几何关系得到隧道变形; 3D量测法从任意观测点观测若干已知点的方向和距离, 通过坐标变换计算各测点坐标, 根据各测点坐标得到隧道变形。分析结果表明: 采用RDM法和3D量测法量测隧道拱顶下沉的精度评价公式相同, 而量测隧道水平收敛的精度评价公式不同, RDM法的精度优于3D量测法, 且随着全站仪到量测断面距离的增加, 差值逐渐增大, 当距离为100 m时, 两者精度差值已增大至0.43 mm; 在三车道公路隧道中, 当距离为40~60m时, 2种方法量测隧道水平收敛的精度均为最高, RDM法可达0.61~0.68mm, 3D量测法可达0.78~0.84mm; RDM法和3D量测法量测的隧道拱顶下沉曲线平滑、圆顺, 拟合度都大于0.95, 而在量测隧道净空收敛方面, RDM法的曲线拟合度大于0.9, 3D量测法的曲线拟合度小于0.9, 因此, RDM法量测精度优于3D量测法。     

Application of novel rotation angular model for 3D mouse system based on MEMS accelerometers

A new scheme is proposed to model 3D angular motion of a revolving regular object with miniature, low-cost micro electro mechanical systems (MEMS) accelerometers (instead of gyroscope), which is employed in 3D mouse system. To sense 3D angular motion, the static property of MEMS accelerometer, sensitive to gravity acceleration, is exploited. With the three outputs of configured accelerometers, the proposed model is implemented to get the rotary motion of the rigid object. In order to validate the effectiveness of the proposed model, an input device is developed with the configuration of the scheme. Experimental results show that a simulated 3D cube can accurately track the rotation of the input device. The result indicates the feasibility and effectiveness of the proposed model in the 3D mouse system.     

基于正态云模型和模糊层次分析法的列车通信网络性能评估方法

为保证高速列车安全、可靠运行,研究了列车通信网络性能评估方法;综合考虑列车通信网络的实时性、可靠性和服务质量,建立了合理的列车通信网络性能评价指标体系,采用模糊层次分析法确定列车通信网络性能评估指标的权重;考虑列车通信网络评估过程中具有不确定性,构建了基于正态云模型和模糊熵的二维评估模型;建立了基于交换式以太网的大容量和高可靠性列车通信网络仿真平台,获取各指标样本数据,运用二维评估模型计算各指标的隶属度,依据模糊理论最大隶属度法则确定列车通信网络性能等级。研究结果表明：在列车通信网络状态良好时,60%评估样本的网络性能等级为Ⅰ、Ⅱ级,在网络丢包率和误码率较大时,40%评估样本的评估等级为Ⅲ、Ⅳ级,表明二维评估模型能够有效地反映列车通信网络状态;与仅运用模糊综合评价法相比较,两者的评估结果基本一致,反映了二维评估模型的准确性;模糊综合评价法不能消除评估过程中不确定性因素的影响,从而导致评估结果缺乏精确度,因此,提出的方法更适合于列车通信网络性能评估。