基于激光扫描数据的三维可视化建模

利用地面三维激光扫描仪获取的空间数据,进行了三维空间地物可视化建模研究,提出了利用地面固定激光扫描数据建立建筑物三维可视化模型的框架。针对激光扫描数据的特点进行了地物分离和降噪处理,提取目标建筑物,去除测量噪声和遮挡物;应用平面分割和Hough变换对目标物识别并提取特征点、线、面,进行目标建筑物立面整体匹配纠正,在此基础上,对原始测量数据进行重新采样和多站点拼接配准,得到正确的、完整的目标建筑物立面信息;通过构建三角网建立三维表面模型,通过进行纹理映射实现三维模型可视化表达。试验结果表明,利用上述方法可以有效地处理三维激光扫描获取的空间点位数据,实现对建筑物快速三维可视化建模。     

两类阈值对图像小波边缘提取的影响研究

对Mallat的多尺度小波变换边缘提取算法中阈值的选取[1] 作了改进 ,提出了对整幅图像设置链平均幅度阈值 (Tm)的下限和链长度阈值 (Tn)后 ,再采用矩形自适应法选取链平均幅度阈值 (Tm)来对局部模极大值进行删取 ,在不同尺度上提取图像边缘 ,而后综合形成图像的真正的边缘。实验表明 ,这种对链平均幅度阈值 (Tm)先设定下限再采用矩形自适应法选取阈值的方法 ,是一种更加有效的边缘提取方法。     

融合域自适应和弱监督策略的遥感影像建筑物提取算法

常见的建筑物提取算法主要采用全监督的方式实现，得到的模型通常在训练数据集上表现良好，而在跨区域使用时效果不佳。基于生成对抗网络的域自适应方法虽然在一定程度上能够增强网络的迁移能力，但由于缺乏目标域关键信息，效果难以保证。设计了一种全新的端到端弱监督建筑物提取网络。首先，采用像素关联模块来提升生成网络的性能；然后，在此基础上综合运用域自适应和图像级弱标签两种策略来优化训练过程，从而大幅提升了网络模型的泛化扩展性能。采用3组数据对所提方法的有效性进行了验证，通过大量实验证明了所提方法可以有效提升建筑物提取的性能。同时，通过消融实验验证了网络中各个模块的有效性。     

结构光条纹采样数据的自适应加权插值方法

针对结构光条纹采样数据的特点,提出了一种自适应加权插值的新方法.此方法用一个可伸缩模板进行候选数据的提取,并根据模板伸缩度的大小对每个候选数据自适应地施以不同的权重.同时使用一种圆弧修正技术有效地克服插值中出现的削峰现象.实验结果表明,经自适应加权插值方法加密的数据用于三维重建,重建出的曲面光滑、逼真.     

基于电流相位特性的滑动散射中心建模方法

复杂流线型目标通常包含多个滑动型散射中心(sliding scattering center, SSC)。由于SSC位置随观测方位变化而改变, 采用现有的散射中心建模方法所获得的SSC属性参数精度受到雷达图像分辨率、多散射中心图像混叠和参数估计精度的限制。本文提出一种基于表面电流相位特性的散射中心建模方法。该方法基于全波法计算的稀疏采样角度下的表面等效电流数据, 通过驻相点自适应提取、电流分区, 实现目标散射中心的参数化建模。驻相点自适应提取可以精确确定散射中心位置, 电流分区计算可以避免多散射中心成分混叠造成的参数提取困难, 从而保证了散射中心的建模精度。本文以某导弹和飞机模型为例, 采用全波法和传统方法建模计算结果对使用该方法建模的效率和精度进行了验证。     

一种基于GVF变形模板的椭圆提取算法

给出一种结合梯度矢量流（GVF）及椭圆变形模板的椭圆提取新算法。普通的动态轮廓算法仅提供局部的连续与正则性约束，虽然使得曲线可以灵活适应各种不同的边缘形状，但也导致轮廓强烈敏感于图像噪声及邻近边缘点，引入全局模型是改善性能的关键。给出一种新的基于椭圆形状约束的变形模板算法，其能量最小化过程也直接在椭圆的参数空间中进行，从而保证了提取结果一定是椭圆；算法与GVF相结合，大大扩展了边缘能量的捕获范围，而不致造成边缘模糊；此外，本算法容许同时提取多个椭圆，且可利用各个椭圆参数及其相关性（例如同心椭圆）等先验知识，从而实现快速、准确、鲁棒的椭圆提取，仿真结果与实际图像应用验证了算法的有效性。     

一个自适应的植物枝干重建方法

植物的真实感建模在真实场景绘制、3D游戏、农林业研究等方面都发挥着重要的作用.由于植物形态结构的复杂性和多样性,大部分植物的真实感模型的精确重建方法的计算复杂度较高.提出一种从植物枝干的三维扫描数据中重建植物枝干结构的方法,该方法可以依据植物枝干结构自适应的调整计算精度,从而在保证精度的同时大大降低计算复杂度.首先将植物枝干的三维扫描数据分割成长度相等的几个段,并分别对每段进行初始聚类；然后自适应的对包含分叉结构的聚类进行迭代细分以形成更符合植物枝干结构的聚类；最后,提取枝干骨架并形成最终的表面网格模型.实验结果表明,该方法具有较高的效率,并且能够重建出比较接近植物真实枝干结构的模型.     

大型古文物真三维数字化方法

古文物数字化保护已经成为关系全球的社会化问题。提出了一种以三维激光扫描技术和CCD摄像技术为主要数据获取手段的真三维、真尺寸、真纹理的古文物数字化工程方法。首先，对三维数据进行去除噪声和补洞等预处理；接着，利用一种改进的ICP算法，实现渐进式多视点三维数据配准；最后，由体绘制方法将所有视点的三维数据整合成连贯的完整的三维网格，并给出纹理映射方法，建立真三维、真纹理的古文物数字化模型。提出的方法已经在云冈石窟和古建数字化工程的实践中得到了充分验证。     

三维激光扫描测量系统中的摄像机标定

三维激光扫描系统能够快速精确地获取周围场景的三维几何信息,而表面纹理信息需由高分辨率相机获取,必然存在不同数据源信息融合问题.在自主开发的三维激光扫描系统AX-LMS200基础上,通过相机内外参数标定,提出一种三维激光数据与二维纹理图像数据融合的方法,方便灵活地将三维激光数据与二维纹理图像数据相互映射.     

一种自适应参数的卡通-纹理分解方法

Luminita A.Vese和Stanley J.Osher基于总变差最小化及Yves Meyer提出的振荡函数空间理论提出了卡通—纹理分解模型,在Vese和Osher的分解模型中参数选择为恒定值。本文提出了自适应参数的卡通—纹理分解方法,该方法是根据图像梯度的变化自适应地选取参数,能有效保护卡通图像的边缘,从而更好地提取纹理特征。     

基于激光扫描数据的三维场景仿真

通过利用地面三维激光扫描仪获取的空间数据,进行了三维空间地物建模研究。首先分离提取建筑物地物,然后对得到的数据进行去噪处理,再通过整体匹配纠正并对原始测量数据进行重新采样和拼接配准,建立了由三角网构成的三维表面模型,最后在虚拟现实环境中实现了三维场景仿真。     

基于张量投票的激光扫描数据修复方法

考虑到张量投票技术能够提供图像的几何结构信息,提出一种基于张量投票的激光扫描数据修复方法。首先根据张量投票技术,建立图像修复优先级,进而根据窗口内有效像素和无效像素的比例,用迭代的方法修复具有最大优先权的待修复像素。由于窗口自动选取,因而这种方法具有良好的实用性。实验结果表明,与常用方法相比,所提算法具有良好的修复效果。     

基于Chirp Z变换的海面目标帧间非相参积累技术

为提升雷达对海面微弱目标的探测能力,提出基于Chirp Z变换的多圈扫描帧间非相参积累技术。首先,建立多圈扫描采用不同载频时的雷达回波信号模型。然后,提出基于Chirp Z变换的运动目标帧间多普勒校正和距离走动补偿方法,使得多圈扫描数据经过处理后,目标出现在相同的距离多普勒检测单元内,从而可以直接进行帧间的非相参积累,实现对微弱目标检测性能的提升。最后,结合仿真试验和实测数据,验证了所提方法的有效性。     

基于激光数据配准的移动机器人自定位

提出了一种基于激光数据配准的移动机器人自定位方法。该方法避免了对激光数据进行特征提取以及点对点的对应,仅以预处理后激光数据的核密度估计作为定位依据,以核相关方法作为比较相邻两组激光数据相似性的度量准则,并在此基础上建立以旋转平移向量为参数的自定位目标函数。最后采用BFGS拟牛顿方法对目标函数进行寻优,最终实现移动机器人的自定位。对180度激光数据的仿真实验结果证明了该方法的有效性。     

基于机器学习参数选择的交通图像编码方法

将图像压缩与ITS交通路况图像电传视讯相结合,提出了一种基于机器学习参数选择的多项式拟合图像压缩编码方法.我们定义了两类指标来度量数据扫描方法对多项式拟合方法的影响;还研究了用机器学习方法选择得到的参数对图像扫描数据进行单调化处理;进而研究了用多项式拟合预处理数据的方法进行图像数据压缩.该法简单方便、快速高效,并已针对小幅复杂交通路况图像在中低信噪比取得了良好的结果.该法还可以推广到感兴趣区位于图像中心的一类图像.     

基于法向夹角的点云数据精简算法

随着三维扫描技术的不断发展,获得的点云数据规模也日益庞大。存储、处理或显示这些数据都将消耗大量的时间和计算机资源,因此需要对点云数据进行精简。提出一种基于法向夹角的点云数据精简算法,通过对不同的点云数据使用本算法和传统方法进行实验,表明该算法能够在移出冗余数据的同时,在特征区域保留更多的细节。     

基于量子进化算法的空区激光探测点布局设计

针对地下空区边界不规则并且可能包含多个遗留矿柱,如何布局合适的探测点以便三维激光探头能扫描空区内部全貌的工程难题,提出了在基于空区初步资料获得的水平特征截面图上预先布置待选探测点,设计探测点布局方案评价函数,采用量子进化算法进行探测点布局优化的方案.优化设计中,考虑了采空区边界的凸凹不规则性及内部包含多个边界不规则遗留矿柱,以及激光探测范围等因素,建立了通用优化模型,寻求探测点最少的技术及经济上的最优布局方案.实例运算及统计分析结果表明,和遗传算法相比,本文提出的量子进化算法优化模型可快速得出优化的探测点布局方案,保证三维激光探测法成功实施,为复杂空区三维激光探测提供科学决策依据.     

基于虚拟样机的激光传输模拟仿真系统开发

可视化模拟仿真激光脉冲的传输过程,对激光研究和应用具有重要意义。基于激光传输装置的运行需求,提出了一种基于虚拟样机技术的模拟仿真方案。使用基于改进了的粒子系统来等效处理激光在仿真场景中的形态与运动,以VisualC＋＋6.0为开发平台、Vega为仿真引擎、以MatLab和SG99为实时数据处理工具,构造了激光传输装置虚拟样机模型,实现了激光脉冲的可视化建模,建立了一个三维可视化激光传输过程的仿真系统,完成了对激光传输过程三维模拟、仪器工作状态监控和仿真信息查询等功能。     

一种基于蒙特卡罗法的激光引信回波信号仿真技术

激光引信探测目标受试验条件的限制，获得真实数据代价很高。考核激光引信系统性能的有效方法是回波信号的数字仿真。一般的仿真方法缺乏对大气悬浮粒子后向散射的描述，难以模拟真实作战环境中气悬粒子对激光引信的影响，本文采用了一种基于蒙特卡罗法的激光引信回波信号仿真算法，模拟目标回波激光脉冲能量的同时，利用概率统计方法推导了气悬粒子后向散射的激光脉冲能号计算的理论公式，并给出了仿真激光引信回波信号的算法步骤和仿真结果。