大型建筑物数字化及三维建模关键技术研究

随着激光扫描仪硬件水平的不断提高及数据处理方法的不断完善,地面三维激光扫描技术在城市建筑物数字化与三维建模方面的应用越来越广泛。通过对比使用两种不同工作原理的激光扫描仪（相位式和脉冲式）进行大型建筑物数字化及三维建模的试验,详细探讨了试验过程中数据采集、数据处理及三维建模等各个环节的主要问题及关键技术。     

探测对流层底部CO2廓线振动拉曼激光雷达定标实验

基于振动拉曼散射原理,研制了可探测对流层底部大气CO₂浓度分布的激光雷达系统,结合三维光学扫描系统的使用,该激光雷达具备了三维扫描功能,能够实现大气CO₂浓度的空间分布监测. 结合该激光雷达能够实现三维扫描的特点,提出了振动拉曼激光雷达新的定标方法,开展了激光雷达定标实验,实现了该雷达系统的准确定标,从而获得了合肥地区CO₂廓线结果. 对提出的定标实验结果的不确定性进行分析,得出该方法的不确定度为1%,证明了该定标实验方法的可靠性.      

电磁场与电磁波实验仿真系统

电磁场与电磁波实验仿真系统是利用计算机仿真技术,对电磁场实验中DH926A型电磁波综合测试仪进行仿真,该系统的虚拟仪器可以代替实际仪器进行相关实验,实现仪器外观相像、实验操作相像和实验结果相像等教学实践要求．该仿真系统由三维显示模块、用户界面模块、数据处理模块和控制模块组成．详细介绍了仿真系统的关键技术,选用专业的零件设计软件SolidWorks进行三维实体建模,使用OSG（OpenSceneGraph）和C＋＋技术进行编程实现实验功能,还创新性提出了仿真系统在效果上保留人为误差的思想．该系统在技术上通过使各模块保持独立,提高了系统的可扩展性,不仅为开发新的实验内容提供方便,也为类似项目开发提供参考．     

计算机辅助物理实验教学的研究

对计算机在物理实验教学中，辅助仪器装调、模拟物理实验现象、实验数据处理与管理、物理量三维显示、计算机辅助自动测量系统等五个方面作了分析与介绍．     

采用激光扫描的古田会议会址三维几何造型建模

将三维扫描的建模方式与传统的几何造型的建模方式相结合,提出基于激光扫描的三维几何造型建模方案.重点解决地面激光扫描仪(TLS)获取三维点云时站点布设与数据处理、几何造型中点、线、面、体的提取与三维建模,以及纹理数据处理等问题,实现目标建筑的真实感三维建模.以福建省上杭县古田会议会址为例,建立精细的三维模型.结果表明:该方案能够实现典型中式建筑风格的文化遗址数字化建模.     

基于HYPERMESH复杂地质体的FLAC3D实体建模

FLAC3D采用显式有限差分法求解微分方程,在土木工程领域数值分析中具有明显的优越性,但FLAC3D在复杂三维地质模型建立方面存在不足．结合AUTOCAD和HYPERMESH软件构建复杂地质模型,充分利用HYPERMESH在划分网格、提高网格质量和连续性检查等优点进行前处理．采用FORTRAN语言编写的HYPERMESH—TO—FLAC3D接口程序把建立的复杂模型导入至FLAC3D进行分析计算,从而实现用FI。AC3D解决问题时快速精准的建模目的．通过乌东德水电站地下洞室群三维建模实例检验了该方法的可行性和有效性,结果表明：基于HY—PERMESH软件建立复杂三维地质模型,并将其导入FLAC3D,结果令人满意,提高了建模效率,说明该方法在FLAC3D复杂模型建立方面具有一定的参考实用价值．     

巷道三维建模算法与可视化技术研究

阐述巷道三维建模的设计思想:巷道是由一系列的局部巷道组成,局部巷道则由巷道中心线和巷道断面来表达,巷道中心线确定巷道位置,断面确定巷道的空间形态,利用三维矢量的线框模型实现巷道的三维建模.在VC++开发环境下,使用OpenGL实现三维巷道在计算机二维平面上的虚拟显示,采用碰撞检测技术实现巷道三维虚拟系统内的漫游.图6,参6.     

3D技术在岩土工程中的应用

由于三维可视化技术是将空间数据信息转换成三维图形,对大量数据处理具有高效性和直观性,该技术在岩土工程领域中已经得到了广泛的应用。主要介绍可视化技术在岩体的三维建模、三维数值模拟分析及岩体结构的三维网络模拟研究中应用。从而证明了可视化技术在岩土工程中的应用研究中具有十分重要的意义。     

导向钻井信息三维可视化系统的实现

研究了虚拟现实系统中三维对象虚拟现实建模、立体显示及人机交互等实现技术,并将其运用于导向钻井信息三维可视化系统的实现中,解决了导向钻井中地层、井眼轨迹、靶点以及设计轨道等钻井对象的三维可视化问题.系统为钻井人员提供了一个钻井信息高度可视化的工作环境,能够有效地提高钻井人员对地层构造及储层特性的判断力、钻头在储层内轨迹的控制等,从而提高钻井成功率.详细描述了钻井对象的虚拟现实建模方法及其三维可视化实现,并给出了一个三维对象可视化的示例.     

基于Internet的数字城市三维可视化研究

研究了基于Internet的数字城市三维可视化．使用分层组合模型建立了城市模型并使用GRID模型建立城市地形模型,该模型适合Internet环境下城市三维可视化．在服务器端设计一个中间件对城市空间数据进行预处理,提高了客户端三维城市模型显示的速度．在服务器端使用基于R树的索引,实现对建筑物空间数据的索引,提高了网络环境下查询分析的效率．     

3D多重注意力机制下的行为识别

为解决传统3D卷积中难以提取时空信息的缺点,提出一种适用于3D卷积网络的多重注意力机制模块.该模块是由通道结合时间子模块和空间子模块组成的多维度特征调整模块.在通道结合时间模块中,通过调整池化层和卷积层的顺序,保留更多的有效通道信息和时间信息;在空间模块中,压缩冗余时间信息以减少计算量.该模块的整体计算量较少,可嵌入到各3D卷积网络中.为验证多重注意力机制模块的性能,基于3D ResNet网络设计部署了该多重注意力机制模块,并在UCF-101和HMDB-51两个行为识别数据集上分别进行训练.结果表明,改进后的3D ResNet在UCF-101上可提升1.50%的精度,在HMDB-51可提升1.24%的精度,而参数量只增加0.24%.     

并行共焦探测系统的数据处理与三维信息获取

共焦测量方法由于其高精度、高分辨率及易于实现三维成像数字化的独特优势而被广泛应用。文章针对并行共焦探测系统,介绍了共焦系统图像数据处理与三维信息获取算法,提出利用插值方法来获取三维数据,提高系统测量速度和精度。编制了并行共焦探测的数据图像采集与处理专用软件,采用了基于Windows界面的模块化结构设计,具有图像采集、纵向步进控制和数据处理与三维重构等多个功能模块。     

渐开线直齿圆柱齿轮的参数化三维造型

介绍了在 Auto CAD 2 0 0 0环境下运用 VBA编程实现渐开线直齿圆柱齿轮的参数化三维造型。通过屏幕对话框输入齿轮的参数后 ,程序即可对有关的设计计算、数据处理、图形绘制进行综合处理并生成齿轮的三维模型。此方法造型速度快 ,精度高 ,是对 Auto CAD三维造型功能的一个扩充。     

基于三维激光扫描技术的建筑物三维建模方法

以拓普康GLS1500扫描仪作为实验设备,从数据采集、点云处理、三维模型建立和纹理映射等方面探讨了利用三维激光扫描技术进行建筑物三维建模的方法。     

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.     

基于三维激光扫描技术的城市三维建模方法

本文以拓普康GLS1500扫描仪作为实验设备,以建筑物建模为例,从数据采集、点云处理、三维模型建立和纹理映射等方面探讨了利用三维激光扫描技术进行城市三维建模的方法。     

基于三维城市GIS的交互式三维隧道建模算法

为了建设城市地下空间三维GIS,解决城市地下隧道的三维建模问题,提出一种基于三维城市GIS的交互式三维隧道建模方法,详细讨论了交互式三维隧道建模的各个步骤以及交互控制、空间计算和三角剖分等算法,并以一个正在开展的三维城市GIS项目为基础,介绍了交互式三维隧道建模方法的应用。实践证明,交互式三维隧道建模方法相比传统方法操作更为方便,能够提高城市地下空间三维GIS的工作效率。交互式三维隧道建模方法将为基于三维城市GIS技术的城市空间信息化工作提供重要的技术支撑。     

基于交叉折剖面的高精度三维地质模型快速构建方法研究

提出一种基于交叉折剖面的三维地质模型自动构建方法,重点解决模型构建中“高精度”和“快速”的难题。该方法扩大了建模可利用的数据源,提高了建模的自动化程度,构建的模型质量得以提高。基于该方法开发了一个原型系统,并成功应用到北京市奥运场区的工程建设层三维地质建模中,结果表明该方法具有建立实际三维地质模型的能力。     

基于VxWorks操作系统的三维图形驱动开发

通过对Mesa3D库的移植及改进在VxWorks中实现了基于OpenGL1.3的图形API函数,解决了VxWorks下图形驱动开发组件WindML3.0不能使用标准图形API进行图形应用程序开发,不能支持3D图形显示的问题。同时利用硬件双缓冲技术解决了实时显示中画面闪烁、抖动的问题,提高了图形显示的质量。