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.     

快速成型中的三维数据准备

快速成型中的三维数据包括物体的三维CAD模型、通过三维数字化测量仪器测得的物体表面的三维数据点云、STL文件及三维模型的切片. 通过概念设计和反求工程中的三维扫描可以建立物体的三维CAD模型, 并着重讨论了工件表面点三维数据的获取方法及数据点云的处理, STL文件的格式、精度、分割与拼接.     

涡轮逆向工程的三维扫描检测技术

为提高涡轮的三维扫描检测技术水平,采用三维扫描的相位测量技术获取涡轮增压器三维点云数据.利用三维点云数据重构涡轮检测模型,并应用GEOMAGIC QUALIFY软件对其进行3D误差分析和尺寸标注.实验结果表明：涡轮70％左右的数据点云与实物模型之间的偏差在-0.2～0.2mm之间,能够满足涡轮检测质量要求.     

洞顶岩石断裂破坏与颗粒流模拟分析

针对卡其娜洞顶发生的岩石崩落问题,选取其中Throne Room为例,对岩石基本力学性质和断裂韧度进行测试,之后建立三维颗粒流模型并对其进行分析。利用三维激光扫描仪完整再现洞顶几何形态,通过Rhinoceros 3D处理点云数据用于PFC模型构建;利用岩体特征分析软件Split-FX从三维扫描点云中获取不连续面的位置、方向和大小,在模型相应位置建立不连续面网。采用平节理(flat-joint)接触模型更好地模拟Kartchner石灰岩的脆性特质,不连续面采用光滑节理(smooth-joint)接触模型模拟。对三维颗粒流软件PFC3D应用于大型岩土体工程分析具有一定的借鉴意义。     

面向全自动三维扫描系统的多视角三维数据自动配准技术

针对利用高精度转台进行配准模型的顶部和底部与模型进行配准时效果不佳的问题, 提出一种面向全自动三维扫描系统的多视角三维数据自动配准方案. 对待扫描模型, 利用单轴高精度转台获取由不同角度扫描的点云数据, 先使用一种快速简单的方法求解转台中轴, 利用中轴将多片点云拼合得到模型主体; 再通过点云包围盒变换, 完成点云的初始配准, 并通过改进的ICP算法完成点云的精确配准. 实验结果表明, 该方法具有较好的操作性和较高的精度.     

具有噪声鲁棒性的三维磁性纳米粒子成像快速重构方法

为提升磁性纳米粒子三维成像和重构速度,降低三维重构对采样投影数据完备性要求,针对含噪声投影数据三维重构优化问题,本文提出了一种具有噪声鲁棒性的三维磁性纳米粒子成像快速重构方法（noise-robust 3D sparse sampling magnetic particle imaging,3D NRSS-MPI）. 该算法通过求解一个由MPI投影成像正向模型l₂范数和稀疏正则约束建立的凸优化问题实现3D MPI图像重构. 模型不受MPI扫描轨迹限制,为不断发展的MPI新技术提供了普适性的基础模型;建立的三维全变分稀疏算子（3D total variation sparse operator, 3D TV Sparse Operator）利用MPI先验信息提升含噪MPI投影数据三维重构的鲁棒性,且可以进行无矩阵运算,大幅提升了运算效率. 通过点源和冠状血管模型成像实验表明,在1/4欠采样下,本文3D NRSS-MPI方法可以有效消除重构图像星状伪影,获取较高的图像信噪比,同时冠状动脉重建结构相似性超过0.701,可以准确地对欠采样、有噪声的MPI数据进行快速而稳健的重建,有效缩短了4倍成像和重构时间.      

三维激光扫描技术在建筑物建模上的应用

三维激光扫描技术的应用领域日益广泛,但点云数据内业处理较为复杂,对此方面的研究一直是许多相关专业的热点．通过三维激光扫描仪对历史建筑进行扫描,对采集的数据进行处理,建立建筑物的三维模型．提出了控制网的布设方案,完成激光扫描仪坐标下点云数据向全站仪坐标下数据的转换,对海量点云数据去噪、拟合、建模,完整地建立建筑物的真三维模型,为建筑物的保护和管理提供了基础数据．     

基于Cesium 的地下三维管网3D Tiles 模型构建与可视化

Cesium作为目前日益流行的开源三维地图引擎,在各领域都有着广泛的应用前景.但目前原生Cesium不具备渲染地下管网模型可视化的条件.基于Cesium提出了一种利用shapefile二维地下管网数据自动构建三维地下管网3D Tiles模型的建模方法并完成了模型的可视化展示.具体步骤是首先将二维shapefile数据分级处理构建四叉树结构关系,通过迭代遍历各级的单块二维数据,将点、线要素分别进行逐瓦片的模型变换矩阵计算和模型构建,将点要素封装为i3dm模型,线要素封装为b3dm模型,得到3D Tiles地下管网模型;然后基于Cesium二次开发实现数据模型对接、地表透明化、裙摆关闭、摄像机地下视角等功能,完成模型的可视化展示.本方法使用辽宁省盖州市北海新区管网shapefile实例数据进行测试.结果 表明,二维地下管网shapefile数据能够快速生成3D Tiles模型,实现良好的地下三维模型可视化展示,为后续Cesium地下空间相关研究工作提供技术支持和方法参考,有助于完善B/S架构的地下空间三维可视化管理系统,支持数字孪生城市建设.     

一种构建三维人体模型的方法

本文针对网上三维物体显示的需要,介绍了开发工具java 3D的特点.在深入分析3DS文件结构的基础上,通过读取3DS建立的三维人体文件数据,根据人体模型数据的特点,使用散乱数据点三角剖分技术形成曲面三角面逼近建立了三维人体模型,并开发了一套基于java 3D的三维人体展示系统.     

基于3D打印机的产品商标符号性艺术三维仿真设计

为了提高对产品商标符号性艺术表达的效果,需要进行产品商标符号的三维重建,提出一种基于3D打印机的产品商标符号性艺术三维仿真模型。采用帧扫描技术进行产品商标符号性艺术图形的采集,采用3D打印特征点检测方法进行产品商标符号艺术特征点检测,构建产品商标符号性艺术图形的3D打印特征点三维重构模型,结合分布灰度直方图进行产品商标符号性艺术图形的仿射不变区域检索,结合3D打印特征点的动态分布情况对产品商标符号性艺术图形进行三维重建设计。仿真结果表明,采用该方法进行产品商标符号性艺术三维设计的效果较好,3D打印效果较佳,特征配准度高达99.88%,大大提高了产品商标符号设计的艺术性。     

三维激光扫描仪技术在地形测量中的应用

利用三维激光测量技术进行山区复杂地形测量的流程与方法,实验通过使用徕卡ScanStation2型号的三维激光扫描仪对西安市白鹿原北坡进行了扫描,对扫描后的各测站数据进行基于标靶的拼接,对拼接后的点云数据进行预处理。将基于扫描仪坐标系统的点云数据转换到基于施工独立坐标系统后,使用Geomagic和cass软件绘制地形图等高线。在测区内布设一定数量检核点,扫描时在检核点上安置蓝白标靶,采用全站仪测量检核点的独立坐标与扫描仪测量的坐标进行对比来验证扫描数据的精度,得到平面坐标差值绝对值最大值为0.024 m,而高程的差值绝对值最大值为0.029 m,实验结果表明,三维激光扫描仪满足地形测量精度要求。     

实体建模误差对齿轮动力学仿真的影响研究

文章在Pro/E环境下建立了单级齿轮传动系统的实体模型,研究了软件的精度对实体建模精度的影响,并把模型导人虚拟样机软件ADAMS,建立单击齿轮传动系统的虚拟样机,然后研究实体模型精度对齿轮传动系统动力特性的影响.结果表明实体建模误差对齿轮动力学仿真产生了一定的影响,为利用虚拟样机进行齿轮系统动力学的精确仿真提供了依据.     

地面三维激光扫描建模精度研究

历史建筑三维模型重建是当前研究的一个热点.以某优秀历史建筑为例,分别对其进行全站仪CAD建模与地面三维激光扫描建模.首先阐述了两种建模方式的流程,并对不同建模方法进行对比分析,指出两者各自的优缺点;然后通过对两种建模方法得到模型的点位误差、几何体误差、整体模型中误差等不同方面进行分析研究,探讨地面激光扫描仪应用于大型建筑建模中能达到的精度,以及适应的场合.试验结果表明,相对于CAD建模方法,扫描建模方法具有快速、高效,模型精度较高等优点,并保留了建筑物细部特征,但其后期数据处理自动化程度不高.     

逆向重建中B样条曲面过渡/微调精简方法

为提高逆向工程中点云数据精简与重构的精度和效率,改进B样条曲面拟合在曲率精简和曲面重构中的应用问题.对逆向工程中的3维扫描技术、3维设计、点云数据的精简及模型重构做了深入细致的应用研究.提出一种基于B样条曲面过渡/微调精简算法,将该研究应用于叶轮的逆向制造中,通过3维扫描获得曲面重构点云数据,将点云数据合理拼合封装与精简,进行曲面重建和3维再设计,同时分析产品的光顺性和精度,并利用快速成型机打印出产品模型样件.研究结果表明该方法既高效提高了曲面建模效率,又改善了逆向建模精度.      

基于三维激光扫描技术的边坡表面变形监测

为克服传统边坡监测方法中监测点数少的弊端,基于三维激光扫描技术展开的张承高速某边坡表面位移监测,建立了点与面结合的监测系统;同时利用扫描点云生成的网格及等高线,可获取整个边坡的三维模型及位移云图,进而进行整体位移场的动态分析和特征点的重点监测。试验结果表明,三维激光扫描技术应用于大规模边坡位移长期、高精度监测,突破了传统方法中点对点监测的限制。相比于传统边坡监测方法,三维激光扫描技术具有大范围、高精度、高效率和高速等特点,可以获取三维空间内边坡的详细信息,尤其对区域性预警拥有独特的优势。     

减速器盖逆向造型与三维数字化检测

针对复杂曲面构成的零件的逆向设计,利用减速器上箱体这一代表性零件,采用三维扫描的方法进行数据采样,利用特征曲线进行模型重构,并进行了重合度检测,实验表明这种方法重构精度高、操作方便、快捷,有推广意义。     

基于ANSYS的磨床主轴模态分析

以某型号磨床砂轮架主轴为研究对象,利用Solidworks对其进行三维建模,导入ANSYS软件进行模态分析,得到其固有频率、振型和临界转速,并对所得的数据进行了科学分析.分析结果表明:主轴结构合理,可以保证加工精度;同时得到主轴变形最剧烈以及可能出现主轴疲劳断裂的位置,为下一步的优化设计和精度控制提供了理论依据.     

下颌前牙固定桥基牙及其支持组织的三维有限元模型的建立

目的：建立下颌前牙双端固定桥的三维有限元模型,为分析下颌前牙固定桥的生物力学特征提供数字模型。方法：采用正常人的下颌骨标本,进行CT断层扫描得到包含下颌前牙的35幅图像,通过计算机图形转换软件和3D建模软件获取图像的边界信息,应用ANSYS有限元建模模块处理。建立了包括牙齿、牙周膜和牙槽骨固定桥修复前及修复后的几何模型和三维有限元模型。结果：固定桥修复后。有限元模型包括牙体、牙槽骨、牙周膜在内共41648个节点,27269个单元。结论：CT辅助有限元建模技术能精确建立下颌前牙及其支持组织的三维有限元模型。