基于三维虚拟现实的历史街景重现技术

传统方法采集点云数据时容易丢失信息,无法保证历史街景重现的完整性。为此,提出一种新的基于三维虚拟现实的历史街景重现技术,对采集的0像素值点进行去噪处理,防止大量空洞产生。通过取交集对由三维采样点构成的集合进行多帧融合处理,求出各三维采样点的深度可信度,根据深度可信度排序对三维采样点进行无重复融合处理,获取历史街景完整三维点云。依据ICP法,通过不停查找对应点集及运算变换关系的过程,找到目标点集与参照点集间的旋转矩阵与平移向量,将感兴趣重建部分从整个场景中分离实现点云配准。将历史街景三维重建模型添加至Google Earth平台,在Google Earth平台实现历史街景重现。实验结果表明,所提方法能够有效实现历史街景重现,重建精度高、完整性强。     

基于可信度的TOF相机三维点云球覆盖网格重建

文章提出了一种基于可信度的球覆盖网格重建方法。该方法首先通过TOF相机信号幅值和获取的三维点云信息可信度的关系,利用可信度PCA算法提取出点云的法向矢量;然后根据二次误差函数拟合方法生成一个保持点云特征的球体集;最后通过球体之间的相交关系,构造出三角形网格曲面。实验结果表明,文中方法可以较好地重建出TOF相机三维点云网格曲面。     

基于移动平台的激光点云与数字影像融合方法

车载激光扫描系统集成多种传感器,可以在获取三维激光点云数据的同时获取相应的光学影像,融合处理激光点云和光学影像能实现城市场景的真彩色三维可视化.本文讨论如何在车载系统的基础上对纹理的采集,纹理的重建进行研究和改进.分析了采集平台、采集的原则,建立了激光点云与数字影像的映射关系,生成彩色激光点云,重点阐述原始彩色激光点云...     

一种三维重建技术中基于点云粗配准方法

伴随着计算机技术应用与三维扫描应用的发展,点云三维重建技术被普遍的应用到计算机辅助设计、虚拟现实、测量学、医学等各种领域.选取了斯坦福大学提供的点云数据作为研究对象,提出了从点云配准,点云降采样,点云滤波到重建三角面的实现方案.通过粗配准算法处理点云,使用精配准ICP算法;经过配准得到的点云降采样;采用双边滤波平滑点云;重建点云模型.通过对比斯坦福大学提供的重建后的模型,结果表明,本文的方法在点云三维重建方面有较好的表现.     

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。     

用于面部虚拟整形的三维人脸重建系统设计

为解决面部整形手术成功率低的问题,设计了用于面部虚拟整形的三维面部重建系统。该系统首先利用高精度深度相机采集人脸多角度深度图像,将每幅深度图像分别转换为对应点云模型并进行去噪预处理。接着,将正面点云和侧面点云进行粗匹配实现点云拼接,并提出一种改进的精配准算法进行精配准,得到目标人脸三维点云模型。对点云模型网格化处理后,提出一种基于半边结构的细分算法来提高重建模形精度,最后完成贴图即可构建人脸模型。为了验证所设计系统的重建精度,设计了对比实验。结果表明:系统重构人脸与其他重建系统相比,提高了人脸精度,且与真实人脸间差距小于2 mm,可以将其应用于面部虚拟整形,从而对专业医师提供术前指导,提高手术成功率。     

基于Google Earth的人机交互平台设计

分析了Google Earth(GE)的基本概况和应用前景,研究如何在C++平台上对Google Earth客户端进行二次开发.通过软件编程,调用Windows API函数和GE COM API函数将GE视图嵌入到开发平台界面中,实现地图定位、实时坐标获取和地理位置搜索功能,并结合Windows Hook(钩子)机制,实现GE视图放大缩小和绘制轨迹的功能,达到人机交互的目的,满足应用基本需求.所设计的人机交互平台具有三维场景逼真、界面友好、功能丰富等特点.     

基于Google Earth的网络化三维GIS的研究

本文基于Google Sketchup软件进行三维建模研究,将建立的三维模型发布到Google Earth上,并利用Google Earth API和KML进行二次开发研究.以网页形式发布三维模型,并提供浏览、定位查询等功能,此方法是一种快速开发三维网页的形式.本文对三维网页发布的技术实现过程进行探讨,力求三维GIS更加具有实用性.     

Google Earth平台在虚拟旅游上的应用

随着Google Earth技术含量的不断提高,基于Google Earth的应用技术在国内外已成为研究的热点。该文章提出利用Google Earth搭建动态的虚拟旅游平台,实现三维化的人、景交互界面。该方法利用Google Earth识别KML文件的技术,使用KML文件加载地标的信息、图片、视屏,使用者通过点击景点的地标,连接到Google Earth就可以全方位的浏览地标所在景点的信息。使用Google Earth能够全方位观察场景,整体感强,具有交互性和沉浸感,用户能产生＂虚拟游历＂的感觉。     

基于Google Earth Engine平台的湿地景观空间格局演变分析:以白洋淀为例

长时间序列数据分析有助于人们更好的了解事物本质,但传统的长时间序列数据集的获取和处理需要花费大量的人力和财力,对于大尺度范围的湿地生态系统长时间序列数据的获取更加困难.以Google数据中心数万计CPU为运算基础的Google Earth Engine平台为长时间序列数据的获取和处理提供了契机.鉴于此,基于Google Earth Engine平台,作者生产了白洋淀地区1987—2017年的NDVI、NDWI数据集,并以此对白洋淀湿地生态系统景观类型进行分类,运用景观生态学方法研究了近30 a白洋淀湿地生态系统景观演变特征,同时表明了Google Earth Engine平台在监测湿地生态系统景观空间格局变化的可行性与优越性.     

用于三维重建的改进特征匹配策略

为了能够更加快速地获取特征点以及提高特征匹配结果的稳定性,提出了一种改进的匹配策略。首先,对图像进行下采样,通过低分辨率的图像进行匹配,快速筛选掉匹配失败的匹配对,然后对匹配成功的匹配对对应的原始图像进行匹配,以达到加速的目的。其次,为有效提高三维点云的精度,对SIFT的匹配结果和SURF的匹配结果进行融合,将融合后的结果应用到三维重建技术中。最后,通过使用自采数据集和公开数据集对算法进行测试,并对实验数据进行分析。结果显示,改进的特征匹配策略使三维重建的运行速度提高了40%,并大幅增加了三维点的个数。所提出的方法不仅可以减少特征匹配过程的运算量,还可以提高三维重建的稳定性,在三维重建研究工作中具有一定的参考价值。     

基于RGB-D的室内场景实时三维重建算法

针对基于视觉的室内场景三维重建过程中存在三维点云匹配不准确、过程耗时和深度信息部分缺失的问题,提出一种带有深度约束和局部近邻约束的基于RGB-D的室内场景实时三维重建算法.该算法首先利用RGB-D相机采集到的RGB图像做哈里斯角点检测,再用SURF特征点描述方法对检测到的特征点生成64维特征描述子.接着利用特征点集合的深度信息和局部近邻特征点信息作为约束,初步筛选出相邻帧间正确的匹配点对,再结合随机抽样一致性(RANSAC)算法去除外点,以此得到相机的姿态估计.最后利用RGB-D的深度图像,在图优化方法(g2o)的基础上生成三维点云,实现室内场景的三维重建.实验中,RGB-D摄像头装载在自主移动导航的小车上,实时重构的三维场景验证了所提算法的可行性和准确性.     

Geometric Feature Extraction and Model Reconstruction Based on Scattered Data

A method of 3D model reconstruction based on scattered point data in reverse engineering is presented here. The topological relationship of scattered points was established firstly, then the data set was triangulated to reconstruct the mesh surface model. The curvatures of cloud data were calculatod based on the mesh surface, and the point data were segmented by odge-basod method; Every patch of data was fitted by quadric surface of freeform surface, and the type of quadric surface was decided by parameters automatically, at last the whole CAD model was created. An example of mouse model was employed to confirm the effect of the algorithm.     

基于滤波与平滑的曲线重构

提出了一种算法用于从散乱点云中重构曲线，点云通过一个滤波器后被细化．当点云足够细时，可以非常容易地给它定序，从而可以对点云进行曲线拟合或逼近；对于厚度变化不均匀的点云，将半径固定的选点窗口进行改进，引入一个自适应算法，能随点云厚度的变化调整窗口半径，改善滤波器性能．数值实验表明，算法简单、快速、有效，尤其当点云密度很大且厚度不均匀时，曲线重构的效果更好．     

改进的八邻域搜索提取建筑物立体特征方法

针对目前常用的八邻域搜索方法在提取具有斜面屋顶的建筑物3D特征精度不高问题,设定较小的高程差阈值,利用八邻域搜索方法提取建筑物,提高算法对建筑物的提取的正确率;利用待判断点周围4个方向的梯度差分完成对地物点云的二次提取,提高建筑物提取的完整率;用连通域内点的个数表示实际场景中的面积大小,设定合理阈值,可以剔除植被面片和其他地物面片。实验结果表明,改进后的方法明显提高了从混合点云中提取建筑物的正确率和完整率,提高了算法对坡度较大的斜面屋顶3D特征提取的适应性。     

基于非一致性稀疏采样的LiDAR点云压缩方法

针对自动驾驶车载LiDAR点云,本文提出一种基于形态学分割和非一致性稀疏采样的新型有损点云压缩框架。LiDAR点云先经过渐进式形态学滤波器分割为地面和非地面点云两部分,对两者进行不同强度的去冗余稀疏采样,之后将3D数据经球坐标变换映射为2D矩阵(表示为距离图像),并通过占据图形式表示距离图像像素值是否存在。根据占据图的Morton 码排序,2D矩阵被表示为更加紧凑的1维距离向量。最后对占据图和距离向量利用图像编码方法进行压缩。实验结果表明,本文方法压缩性能明显优于点云压缩锚点,Google Draco方法;与MPEG TMC13方法相比,在较大bpp的情况下可以达到更高的重建质量,恰好适于精度要求高的自动驾驶应用场合。     

基于模拟退火的多尺度岩心三维图像融合重建

在岩心图像分析中,低分辨率岩心图像能够显示较大视域,具有较好的全局代表性,而对于低尺度信息无法准确表征;高分辨率岩心图像能够准确地表征岩心的低尺度信息,但通常仅能显示较小的视域.为了能综合分析高低分辨率下的不同岩心图像,本研究提出了一种基于模拟退火,将低分辨率三维岩心图像和高分辨率二维岩心图像融合重建为高分辨率三维岩心的算法.具体地,对于给定的高分辨率二维岩心图像,首先,将低分辨率三维岩心图像进行插值放大以统一两者的点长度,统计二者在二维中的孔隙分布情况,只保留高分辨率二维岩心图像中的小尺寸孔隙,以作为训练图像;然后,在融合重建过程中将低分辨率三维岩心中的大尺寸孔隙相设置为硬数据,以两点相关函数为目标函数重建其中的小尺寸孔隙.实验结果表明,本研究提出的融合重建算法可以很好的将低分辨率岩心重建为高分辨率岩心结构,且融合重建结果有效,准确.     

基于激光点云的树木三维几何建模系统的设计与实现

根据树木的几何拓扑原理,直接利用地面激光扫描仪扫描获得的活立木点云数据,提出了一种基于点云数据的树木三维高精度、真实感的快速重建技术,重点解决了树木骨架点的提取、枝条系统分级重建、模型交互式编辑等关键技术.应用结果表明,基于点云的树木三维几何建模系统能够克服传统树木建模精度低、效率低、形态逼真度差等不足,依据点云数据能快速高效地重建出忠实于现实树木形态结构的三维真实感模型.系统具有良好、灵活的交互性以及较强的实用性,可广泛应用于森林资源管理、精准农业、古树名木管理、园林规划设计等领域.     

Triangular Mesh Model Reconstruction from Scan Point Clouds Based on Template

For mesh reconstruction problems of point cloud models which have similar topological structure, a rapid and efficient method is presented to reconstruct triangular mesh surface. Based on projections of point cloud slicing that correspond to template sectional curves, the method constructs topological relevant information among discrete points, which makes unorganized points ordering and builds up optimal approximated B-spline curve, resamples every curve according to its curvature distribution and performes triangular mesh division on it. Finally, surface reconstruction is achieved. The experimental results demonstrate that the surface reconstruction is done as the point cloud hole is filled simultaneously.     

Triangular Mesh Model Reconstruction from Scan Point Clouds Based on Template

For mesh reconstruction problems of point cloud models which have similar topological structure, a rapid and efficient method is presented to reconstruct triangular mesh surface. Based on projections of point cloud slicing that correspond to template sectional curves, the method constructs topological relevant information among discrete points, which makes unorganized points ordering and builds up optimal approximated B-spline curve, resamples every curve according to its curvature distribution and performes triangular mesh division on it. Finally, surface reconstruction is achieved. The experimental results demonstrate that the surface reconstruction is done as the point cloud hole is filled simultaneously.