基于车载激光扫描数据的城市地物三维重建研究

车载激光扫描系统可以精确、快速获取城市建筑物、道路交通设施、隧道等地物的表面信息,非常适用于城市物体三维空间信息的快速精确获取和在此基础上的三维重建.然而点云不是GIS数据,也不是三维模型,要将大量离散的点处理为可使用的三维模型还需要一系列复杂的过程,现阶段针对车载激光点云三维重建的方法还主要依赖于人工交互或半自动化处理,而且没有针对整个城市地物的三维重建方法.针对这一问题,本文仅提供一种基于地物分类的车载激光点云三维重建的方法,数据基础是已分类的彩色点云,重点是充分利用各类地物的特性,对不同地物使用不同的三维建模策略,以首都师范大学自主研制的车载激光扫描系统获取的三亚市点云数据为实验对象,验证了本文提出方法的可行性与实用性.     

无人机与三维激光扫描融合的拱桥三维重建

针对单一无人机影像在复杂拱桥建模精度和完整度方面的不足,提出一种将三维激光扫描数据与无人机航空影像融合的拱桥精细化建模方法。首先以无人机低空区域环绕航摄及近景摄影获取拱桥主体及细部高质量纹理数据;然后通过增加连接影像将无人机主体及细部影像数据融合并生成高精度拱桥主体上部点云数据;最后将三维激光扫描仪采集所得拱桥桥体下部多站点云数据经坐标转换、配准实现与拱桥上部高精度点云融合从而生成拱桥完整的精细化实景三维模型。通过与单一无人机影像建模结果进行精度对比分析和纹理完整性评价以此验证本文建模方法的有效性。结果表明：该方法可重建几何精度高、完整性好、纹理真实的拱桥实景三维模型,并为类似底部脱空建筑的数据采集方法提供参考,具有较好的工程应用价值。     

三维数字化技术在三星堆遗址中的应用

提出使用三维数字化技术,对三星堆遗址进行三维建模,其中涉及如何对遗址进行激光扫描,获取场景的点云数据以及数据的后处理.本文采用Riegl LMS-Z420i三维激光扫描仪和尼康D100数码相机获取三星堆遗址的点云数据和纹理数据,并通过PolyWorks软件实现点云数据的配准和三维建模.     

地面激光点云结合摄影测量的建筑物三维建模

当地面激光扫描仪扫描建筑物时,由于地物的遮挡、或者某些地方不便设站等原因,造成了点云缺失,导致点云数据不完整.本文主要是以安徽师范大学敬文图书馆为例,在利用地面激光扫描测量生成建筑物点云的基础上,借助航拍摄影测量技术获取图书馆顶部的点云数据,对点云空洞进行修补,即在获取地面激光点云数据和摄影测量点云数据之后,对两种点云数据进行配准、几何建模及纹理映射,最终生成图书馆的三维立体模型,实现建筑物的三维可视化表达.     

使用Sketch Up结合车载扫描和航空影像数据进行建筑物三维建模——以纽约布法罗为例

使用车载扫描或航空影像数据进行三维建模,有自己的优点和缺点.车载扫描数据精度高,但由于设备是立面扫描,扫描得到的建筑物往往只有一个侧面,因此建筑物的信息不完整,它也经常遇到失锁的问题,从而大大影响数据的精度.在同一时间得到的航空影像数据的空间分辨率和精度低,并且缺乏仰角信息,然而它的图像特征连续并且包含光谱信息.通过将车载扫描数据和航空影像数据的结合,我们可以提高数据的精度.本文利用车载扫描获取的布法罗一个街区的激光点云数据,结合相应的航空影像数据,首先对点云和影像数据进行预处理,将数据进行定位配准;然后使用Sketch Up对街区进行三维建模;最后将该模型上传到Google Earth的3D模型库,来检测该模型的精度.     

地面三维激光扫描与近景摄影测量技术集成应用

以地面三维激光点云为基础,以无人机和手机拍摄的影像为辅助,获取了地物全方位的三维空间信息.利用三维建模软件,集成地面三维激光扫描和近景摄影测量技术,对场景进行实景模型重建.实验结果表明,这2种技术的集成提高了实景模型的几何精度和纹理效果,并且这2种技术集成的应用能满足场景的高精度实景还原需求.     

高精度IMU车载激光测量系统在高速公路改扩建中的应用

针对车载移动激光测量系统的特点和高速公路改扩建数据精度的要求,本文对高精度IMU车载移动激光测量系统在高速公路改扩建中的应用进行分析,通过对车载激光测量系统中的关键器件IMU的原理和特性进行分析,阐述了车载移动激光测量系统在高速公路改扩建项目中彩色激光点云数据获取与联合解算的技术方法,并通过工程实践验证了该方法的精度。     

基于点云片段法提取道路边界线

车载激光扫描技术作为一种新的数据获取手段,因其可快速获取地物表面的高精度三维信息等特点而逐渐应用于测绘技术中。使用车载激光扫描仪获取的点云数据,采用点云片段法对车载点云数据中的道路边界线提取进行研究。根据高程投影,确定道路边界点所在的大致位置,提取该位置上的点云数据(即点云片段);然后对点云片段上每个点云数据进行斜率计算,根据斜率阀值初步提取道路边界点;最后再对初步提取到的道路边界点进行优化拟合形成道路边界线。点云片段法可通过减少计算过程中的数据量来提高计算效率,可快速而又精确的提取道路边界线,研究结果证明该方法具有可行性。     

基于车载三维测量系统的立交桥三维信息获取研究

利用激光扫描仪与导航POS组成的车载三维测量系统对立交桥的各层路面进行移动平推式扫描,获取立交桥的三维信息.将导航POS获取的系统位置与姿态信息和激光测距仪获取的扫描距离与角度信息进行时间匹配,通过解算得到大地坐标下的三维激光点云坐标.同时,可以利用定点的三维旋转式激光扫描,获取立交桥的横断面信息及交错处的内部细节.在实际应用中,针对立交桥这一特殊城市道路建筑进行测量,取得了一定的效果.     

地面三维激光扫描仪的测量误差分析

三维激光扫描技术的出现为快速、有效、准确获取三维空间信息提供了全新的技术支持.三维激光扫描仪能够不受白天黑夜的限制,全天侯对任意物体进行扫描并获取高精度的物体表面点的三维信息及反射率信息,从而快速实现物体的三维重建.然而,由于在应用过程中,受到仪器本身技术的限制以及外界的影响,使得外业采集的点云数据的精度受到不同程度的影响,从而使得后续的点云数据处理变得复杂且缓慢,甚至使得最终生成的三维模型与实际物体不一致.主要针对地面三维激光扫描仪在测量过程中存在的测距误差、测角误差以及误差来源进行了详细地分析并构建了点位误差模型,为提高三维激光点云数据处理的效率和精度提供了必要的条件.     

基于无人机影像的露天矿工程量监测分析方法

提出了一种基于无人机影像序列的露天矿工程量(采剥量、堆放量等)计算方法.该方法利用旋翼无人机搭载低成本便携式数码摄像机获取露天矿山不同时间的视频帧或影像序列.基于运动恢复结构(Sf M)和多目立体视觉(PMVS)算法,自动生成矿山完整、致密的三维点云.研究设计了一种基于形态不变区的点云配准方法进行两期点云空间配准,并采用DTM三角网差值法计算矿山工程量.矿堆体积变化无人机监测实验结果表明,该方法重建点云模型的点间相对误差小于±1%,堆放体积变化监测精度接近92%,基本达到地面Li DAR扫描的堆放体积变化监测精度.     

一种面向高分辨率激光扫描点云的三维建筑物的风格化渲染方法

目前,三维激光扫描仪已经可以方便且快速地获取大范围建筑物的高分辨率三维点云数据。然而,尽管高分辨的建筑物点云数据可以精确且直观的描述真实的建筑物场景,但是由于点云具有离散化的特点,传统直接展示原始三维点云数据的方法缺乏良好的视觉效果。针对高分辨率激光扫描点云的渲染问题,本文提出了一种面向高分辨率激光扫描点云的三维建筑物的风格化渲染的方法。该方法首先提出远距离点采样方法,在简化点云数据的同时保留其三维结构化信息,然后引入基于神经网络的风格渲染方法高效渲染三维建筑物网格数据,最后提出了基于KDTree的网格数据与点云数据的融合方法生成渲染点云。实验表明,该框架可有效地将给定二维图像的风格转化为三维建筑物风格,在保证良好视觉效果的同时,保留了建筑物的精确三维几何信息。     

基于Perlin噪声的动态云仿真

用Perlin噪声建模、指数函数对其锐化、HLS颜色模型转换等生成静态云彩图像;然后用静态云彩方法来实现不重复运动云彩的生成算法,该算法可得到任意长度的云图;云彩平滑变形算法能连续平稳改变云彩结构,最后运用VC++和OpenGL开发工具及纹理映射方法将云彩置入虚拟环境中,能在PC机上产生了实时和逼真的动态云效果.     

激光雷达对半干旱地区云层的观测

采用532 nm激光雷达在兰州的观测数据,根据计算得到的消光系数,分析了半干旱地区城区及乡村上层云的生消过程、云量分布、云的光学厚度.结果表明:半干旱地区云的分布有一定规律,中云春季所处的高度比冬季的高,厚度变化的振荡范围比高云的要大,平均光学厚度较高云的也略大.无论中云、高云,春季的厚度变化振荡范围都比冬季的要大.云形成的光学厚度占大气柱总光学厚度的比例为2.6%～99.3%,无明显的规律.订正模式需要进一步研究.     

点云配准误差传播规律的研究

引入摄影测量影像匹配的原理,对地面3维激光扫描仪在不同测站采集点云进行配准分析,并在此基础上探讨点云配准误差传播的规律,得出点云配准误差传播的模型.通过点云配准误差实验,验证了点云配准精度与点云模型累积误差的定量关系,从而可为点云配准的质量进行评估.     

Convex decomposition of concave clouds for the ultra-short-term power prediction of distributed photovoltaic system

Concave clouds will cause miscalculation by the power prediction model based on cloud features for distributed photovoltaic (PV) plant.The algorithm for decomposing concave cloud into convex images is proposed .Adopting minimum polygonal approximation ( MPP) to demonstrate the contour of concave cloud , cloud features are described and the subdivision lines of convex decomposition for the concave clouds are determined by the centroid point scattering model and centroid angle func -tion, which realizes the convex decomposition of concave cloud .The result of MATLAB simulation indicates that the proposed algorithm can accurately detect cloud contour corners and recognize the concave points .The proposed decomposition algorithm has advantages of less time complexity and decomposition part numbers compared to traditional algorithms .So the established model can make the convex decomposition of complex concave clouds completely and quickly , which is available for the existing prediction algorithm for the ultra-short-term power output of distributed PV system based on the cloud features .     

基于视点的三维点云自适应多细节层次模型动态绘制

在计算机几何图像设计、医疗研究诊断、物体判定识别、自动化测量等领域应用的迫切需求下,需要对三维点云动态绘制方法进行研究。目前存在的基于图形处理单元(GPU)的三维点云动态绘制方法。首先根据高度场的形式获得三维点云数据;然后利用高通滤波法对获得的三维点云进行消噪处理;再根据Scene Graph的方法表示三维点云之间的逻辑关系;最后利用GPU完成三维点云的动态绘制。为了降低噪声对三维点云绘制的影响,绘制更加流畅清晰的画面,提出一种基于视点的三维点云自适应多细节层次(LOD)模型动态绘制方法。首先利用激光扫描仪器或结构光扫描仪器等获取三维点云数据,并利用双边滤波器进行平滑去噪;然后根据特征配对的方法对三维点云进行特征对的提取与配准;最后以三维点云特征对配准结果为依据,利用三维点云的内外存调度完成三维点云的自适应LOD动态绘制。实验结果分析证明,所提方法能有效地去除噪声,可以更好地描述目标物体或背景,使绘制画面更加流畅。     

基于点云数据的建筑物快速三维重建方法

为实现建筑物的快速可视化三维重建,对用地面激光扫描仪获取的建筑物点云数据进行可视化处理,提出了一种拟合平面投影线的快速建模方法,并以Geomagic Studio软件为平台进行了实验。结果表明该方法能提高模型三维重建速度,所建模型很好地再现了原始场景,建模效果好,方法可行。     

Direct detection of variable tropospheric clouds near Titan's south pole

Atmospheric conditions on Saturn's largest satellite, Titan, allow the possibility that it could possess a methane condensation and precipitation cycle with many similarities to Earth's hydrological cycle. Detailed imaging studies of Titan have hitherto shown no direct evidence for tropospheric condensation clouds, although there has been indirect spectroscopic evidence for transient clouds. Here we report images and spectra of Titan that show clearly transient clouds, concentrated near the south pole, which is currently near the point of maximum solar heating. The discovery of these clouds demonstrates the existence of condensation and localized moist convection in Titan's atmosphere. Their location suggests that methane cloud formation is controlled seasonally by small variations in surface temperature, and that the clouds will move from the south to the north pole on a 15-year timescale.