点云数据压缩算法综述

由于三维激光扫描数据采集的过密,这使点云的数据处理变得十分复杂和困难。国内外专家学者在点云数据的精简方法和处理效率等方面做出了大量的理论研究和实际探索,解决了扫描数据量过大的问题,并取得了丰硕的成果。在此基础上,本文针对国内外点云数据缩减方法的研究现状,总结了一些点云数据压缩算法。     

复杂采空区多次探测的点云数据精简方法

 针对复杂采空区激光探测中存在探测盲区需要进行多次重复探测的问题,研究激光多点扫描的点云数据精简方法。通过多点探测避免了单次探测盲区,加密了数据稀疏区。通过分析激光扫描轨迹线的拓扑关系,归纳了点云数据的分布特点。在对比传统数据精简的基础上,提出了保留采空区几何特征更为有效的点云数据精简方法--边长角度综合判据法,将密集区域的点云数据进行稀释。验证结果表明,通过对比精简前后求得三维模型的体积、精简率等指标,认为该方法保证了边界三维信息的完整性,而且该方法的数据精简率可达15%~25%。为矿山复杂采空区激光扫描三维空间信息精简获取提供了一种新思路,可后续三维建模及应用奠定基础。     

复杂采空区激光多点探测及点云拼接与精简

针对复杂采空区激光探测中存在探测"盲区"和点云数据分布不均的问题,研究激光多点扫描和点云数据拼接与精简方法.通过多点探测避免了单次探测"盲区",加密了数据稀疏区.提出了基于公共坐标和最小二乘法的靶标矩阵转换方法,实现了多点探测点云的拼接.统计了点云密集区的分布规律;对密集散乱点云,提出了沿y轴方向分层剖分,层内数据以x和z坐标极值分区,区内每点以x值排序后依步长筛选的精简算法.大型贯通采空区验证表明:基于最小二乘法的拼接算法最优,误差范围在0.1 mm左右;数据精简率为15%~25%,确保了边界三维信息的完整性.     

三江源区高寒草甸生物多样性影响因子分析——以称多县珍秦乡高寒草甸为例

文章以三江源区玉树州称多县珍秦乡围栏禁牧高寒草甸和围栏鼠害治理高寒草甸为研究对象,进行高寒草甸生物多样性影响因子的研究,研究结果表明:1.围栏禁牧和围栏(适牧)鼠害治理对提高草地群落生产力有一定效果;2.围栏禁牧对于草地生物多样性丰富度的增加效果不明显,围栏鼠害治理的同时进行适度放牧有利于草地生物多样性增加;3.高寒草甸草地生物多样性的主要限值因子是温度,而不是水份.     

三维激光点云数据精简算法

分析了多种三维激光点云数据精简算法的工作原理,以及它们在缩减数据量以提高算法的处理速度方面的效果,综述了三维激光点云数据精简算法的国内外研究现状.     

点云精简的一种方法

重构曲面之前,需要对三维数据点集做精简处理,即在保留特征点的前提下剔除尽可能多的冗余点,这样可以保证后续曲面重构工作的高效进行.本文以样点邻近点与强制中心点切平面的关系,来判断局部空间点的分布情况,从而提供了一种新的数据精简方法.     

采空区点云数据的小波平滑方法

利用3D空区探测系统(CMS)采集矿山采空区点云数据为线扫描方式,在三维重建之前对点云数据进行平滑处理是一个必要的环节.提出了一种基于小波变换的采空区点云数据平滑方法,该方法主要分为三维扫描线的降维处理和信号平滑滤波2个步骤.对采空区的三维激光扫描线,用弧长为参数进行参数方程分解,将三维空间扫描线分解到3个方向上,利用一维信号处理方法分别进行小波平滑处理,再将平滑处理后的数据重建扫描线.通过在MATLAB环境下对某采空区的一条扫描线进行了仿真实验,证明了该方法有效的解决了采空区三维激光扫描线的不光滑问题.     

散乱点云数据的曲率精简算法

针对海量散乱点云数据精简问题,提出了以平均曲率为判据的精简算法.采用八叉树结构对点云数据进行空间分割,由分割结果建立k邻域.在散乱数据点参数化的基础上,对k邻域内的散乱点进行二次曲面拟合,求出拟合曲面的平均曲率,进而得出邻域内所有数据点的平均曲率均值,以此为判据进行数据精简.构造曲率差函数,识别出边界数据点,对其进行数据保护.结果表明,该算法对具有曲率多样化特点的点云数据精简具有一定的理论意义和应用价值.通过实验验证了该算法的可靠性和准确性.     

三江源区高寒草原草地不同退化程度土壤养分变化

分别对轻度退化、重度退化和极度退化的高寒草原草地土壤养分进行测定。结果表明：随着高寒草原退化程度加剧,土壤有机质含量逐渐减少,由对照的90．75g／kg降低到极度退化的18．74g／kg。全氮、碱解氮含量逐渐减少,而全磷、全钾、速效钾和碳酸钙含量逐渐增加,但不同养分成分变化幅度各有所不同,速效磷含量及pH基本保持不变,土壤速效养分受退化程度影响较大,其变化幅度明显高于全量养分,表层土壤养分受退化影响的程度较深层土壤大。     

发动机逆向燃烧系统的误差分析

文章讨论了硅胶拓膜和剖切燃烧系统的方法,采用逆向工程技术,通过德国GOM公司的ATOS非接触式扫描仪完成燃烧系统的点云数据采集;详细介绍了利用Geomagic Studio逆向软件进行模型重建的步骤,指出造型过程中的要点,最后生成逆向燃烧系统模型,并进行生成模型与理论设计模型的误差分析对比,根据误差分析结果,确定逆向燃烧系统的可行性方法.     

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.     

等高线扫描数据的细化问题

本文讨论了一种较有效的细化等高线扫描影像数据的方法——边缘剥皮法,利用该方法对等高线扫描影像数据进行细化,在微机上进行了试验,结果令人满意。     

利用GMS卫星资料进行强对流降水估计

对利用静止卫星云图资料进行降水的估计方法进行了回顾,在总结前人方法的基础上。针对GMS云图资料及华南地区的特点对强对流云团降水方法进行了研究,包括冷云区持续时间估计法、红外亮温法,并将梯度、发展率和常规探测资料加入其中进行分析。结果显示,综合几种资料,能较好地进行强降水的估计。     

基于八叉树的点云数据的组织与可视化

三维激光扫描获取了大量的点云数据,数据的组织直接影响点云数据的操作速度.采用数据库管理点云数据,对点云数据采用八叉树数据模型进行组织,建立空间索引,对点云数据进行分块提取,实现点云数据的检索以及可视化.     

逆向工程中基于密集数据点的轮廓线重建技术

重构凸台、型腔、拉伸面、回转面这类特征的关键是重建描述其外形的平面轮廓线．由于测量数据点具有密集、无序的特点,确定轮廓草图平面后,不能直接对数据点进行参数化和样条线拟合．文中对基于密集数据点的轮廓线的重建技术进行了探讨,提出了首先在草图平面上提取轮廓线的“粗边界”点,然后对数据点进行细化和参数化,最后实现B样条表示的轮廓线重建方法．实例结果表明,文中方法有效地解决了此类特征轮廓线的重建问题．     

反求工程中散乱点云的数据预处理技术

提出了一种基于散乱点云的数据预处理方法.该方法包括四个部分:对散乱点云进行Dirichlet域分割并在此基础上进行三角剖分;在各个三角域中寻找中心点,以其为原点建立局部坐标系并采用正态分布模型进行噪声点删除;利用在三角网格上构建B-B曲面进行数据平滑处理;对漏测的数据点进行补全处理.数据点经过上述处理后能基本满足后续的曲面曲线的重构要求.     

基于点云切片算法的铁路钢桁拱桥线形分析

铁路桥梁线形测量对于桥梁健康检测与确保铁路安全运营具有重要作用。为提高运营铁路钢桁拱桥线形测量效率,以某3跨钢桁拱桥为例,运用地面激光扫描（TLS）技术对桥梁杆件进行整体化扫描,从桥梁线形测量精度、扫描完整性、点云个数等3方面,分析出最佳的桥梁扫描测站数为10个。运用3DNDT点云配准算法将各测站一一配准,桥梁点云配准精度为2 mm,将桥梁点云投影至xoy平面,用半径滤波器进行噪声点的去除,得到完整“纯净”的桥梁点云模型。提出点云等距切片与点云平面切片算法提取桥梁线形,并将线形点云数据导出在AutoCAD中拾取坐标。将点云切片法提取的TLS测量值、全站仪法测量结果与原始成桥线形做比较分析,结果表明：在桥面线形分析中,两方法均在跨中处A₅点测量出最大变形,分别为12.69 mm、10.29 mm,两方法的最大相互较差R为2.4 mm,相关系数优于99.93%;在拱轴线线形分析中,点云切片法与全站仪法在主桁上弦跨中B₄点位测量的最大变形为6.2 mm、3.9 mm,在主桁下弦跨中B₁₀点位测量的最大变形为5.9 mm、3.5 mm,两方法的最大互相较差R为3.2 mm,相关系数优于99.87%,验证了点云切片算法的有效性与TLS测量的高精度性。拱轴线横向线形未出现明显侧移,点云等距切片得到的19个吊杆垂直度保持良好,未发生扭转与偏移。该成果对于运营铁路钢桁拱桥的线形分析与点云处理方法可提供相应的思路和参考,具有重要的实用价值。