基于车载激光扫描数据的城市地物三维重建研究

车载激光扫描系统可以精确、快速获取城市建筑物、道路交通设施、隧道等地物的表面信息,非常适用于城市物体三维空间信息的快速精确获取和在此基础上的三维重建.然而点云不是GIS数据,也不是三维模型,要将大量离散的点处理为可使用的三维模型还需要一系列复杂的过程,现阶段针对车载激光点云三维重建的方法还主要依赖于人工交互或半自动化处理,而且没有针对整个城市地物的三维重建方法.针对这一问题,本文仅提供一种基于地物分类的车载激光点云三维重建的方法,数据基础是已分类的彩色点云,重点是充分利用各类地物的特性,对不同地物使用不同的三维建模策略,以首都师范大学自主研制的车载激光扫描系统获取的三亚市点云数据为实验对象,验证了本文提出方法的可行性与实用性.     

基于点云数据的建筑物快速三维重建方法

为实现建筑物的快速可视化三维重建,对用地面激光扫描仪获取的建筑物点云数据进行可视化处理,提出了一种拟合平面投影线的快速建模方法,并以Geomagic Studio软件为平台进行了实验。结果表明该方法能提高模型三维重建速度,所建模型很好地再现了原始场景,建模效果好,方法可行。     

基于RUP的UML建模方法在用户管理系统中的应用

以用户管理系统的开发为背景,介绍在面向对象应用系统的分析与设计过程中,应用基于RUP的UML建模技术进行系统建模的方法。在对系统进行需求分析的基础上,灵活选用UML提供的语言丰富的可视化表达元素,构建了系统的用户需求模型、B/S模式体系架构模型、分析设计模型和实现模型。     

三维人体的点云获取与点云重建

针对三维人体重建中人体曲面复杂,点云庞大的问题,提出一种基于三维Voronoi图,并利用Delaunay三角剖分性质的Crust算法进行人体三维重建.采用三角测量原理计算三维坐标,散乱的点云构成Voronoi图,Delaunay三角剖分Voronoi图得到原始模型.利用Xjtuom三维面扫描仪测量人体点云,进而采集到了49幅不同角度和高度的图片,并用自带软件完成了配准.通过Matlab平台完成点云读取,点云精简和基于Crust算法的三维重建.实验表明,该算法可以保证曲面重建的拓扑正确性和收敛性.该三维重建系统能够实现人体庞大点云的三角剖分与人体复杂自由曲面的重建,并得到了360°无缝隙的人体重建模型.     

大型钢结构无损云检测的可信度融合评估

针对大型钢结构采用单一无损检测方法经常难以实现被检测对象的完整准确评估问题,利用多种无损检测方法进行综合检测是有效手段,其中综合检测结果可信度评定是关键.首先,设计基于Hadoop的大型钢结构无损云检测系统架构,分析大型钢结构无损云检测Hadoop架构的信息流;接着定义大型钢结构无损云检测数据可信度融合的D-S证据理论联合算子,提出基于D-S证据理论的多源数据可信度MapReduce融合算法;最后,建立大型钢管塔结构检测实验平台,对可视化内窥检测、涡流检测和超声波检测等多源数据可信度进行了融合评估实验.结果表明,云检测数据可信度MapReduce融合算法有效提高了各个单一检测手段的缺陷检出率,可满足大型钢结构无损云检测的实际需求.     

基于WebGL的机载激光雷达点云数据可视化

提出了一种基于网络图形库WebGL,在网络浏览器中对大规模机载激光雷达点云数据进行交互式三维可视化的方法.该方法以平均分布四叉树进行数据组织,基于视点对四叉树进行快速视锥体裁切实现点云渐进绘制.在此基础上开发了原型演示系统.实验证明该系统能为用户在网络浏览器中提供很好的机载激光雷达点云数据的交互式三维可视化体验.     

基于IDL的地形三维可视化技术研究

本文主要介绍了LIDAR系统,利用分类原理,快速获取高精度的三维点云数据。运用IDL语言进行地形建模及可视化,具有较高的程序开发效率和较强的地形可视化效果。     

金属材料点蚀缺陷的无损检测方法综述

点蚀缺陷会直接影响金属材料的使用性能与服役寿命,对其进行有效的无损检测与评估为预测疲劳寿命提供数据支撑具有重要意义。通过阐述点蚀缺陷的特点,指出了点蚀缺陷参数与疲劳性能之间的对应关系。通过介绍以漏磁、脉冲涡流和超声导波为主的点蚀缺陷无损检测基本原理,总结了这些方法用于点蚀缺陷无损检测的现状,对比分析了多种无损检测方法从理论模型、信号分析到工业应用的关键环节。通过分析点蚀缺陷检测时不同无损检测方法在信号处理方面的特殊性,指出了点蚀缺陷的可视化成像结合图像处理与信号分析是准确提取点蚀缺陷信息和定量化分析的关键基础问题,积极开展非接触式点蚀无损检测方法研究对提升检测精度与工业应用推广具有重要意义。     

复杂采空区激光扫描拼合散乱点云球面投影三角剖分算法

利用三维激光扫描技术对采空区进行探测以建立三维可视化模型,从而准确获取其三维空间位置和形态,是矿山采空区事故隐患综合治理工作中的重要环节.但由于采空区形态复杂,往往需要从多个方位对其进行多次探测才能准确获取采空区完整的三维形态.如何对多次探测点云数据拼合后的散乱点云构建三角网格模型,是实现复杂采空区三维探测建模的关键.本文提出了采空区激光扫描拼合散乱点云数据球面投影三角剖分生长算法,首先选定球心将原位点云投影到球面上得到投影点云,然后对投影点云进行三角剖分,最后将投影点云三角网空间拓扑关系还原到原位点云,从而构建复杂采空区三角网模型.为了有效实现算法,研究了球面投影参数设定、XYZ三向单元栅格点云搜索策略、三角形生成规则、优势顶点边界切分策略、边界闭合策略、不规则三角形优化策略等多种方法.实际应用表明,所研究的算法能够生成优质的采空区三角网模型,为实现复杂采空区三维精确建模及可视化管理提供了重要技术支持.     

UML在柔性管理信息系统开发中的应用

为了解决管理信息系统在实际开发应用中的企业需求的“柔性”和系统自身的“刚性”的矛盾问题，采用应用建模的方法，以领导综合查询系统科研项目为实例，总结了UML的建模机制与方法。在该系统的开发过程中，利用UML，完成了系统的需求分析，概念设计和详细设计，构建了系统的需求模型、静态结构模型和动态的行为模型。结果表明，系统可视化模型的建立，加深了用户对系统的开发平台、体系架构和实现功能的认识，用户的意见不断的修补系统的模型和文档，大大减少了系统实现阶段的工作量，有效应对用户的需求变更。提高了系统对企业环境的适应能力。     

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.     

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.      

相控阵超声检测技术在航空维修中的应用

航空维修中无损检测作为重要的安全保障手段,越来越受到重视,本文介绍了相控阵超声检测技术的原理及特点,通过分析,相控阵超声检测技术可实现航空零件检测可视化,在新机新材料、新结构的缺陷检测方面具有重要的应用前景。     

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.     

间接法数字化印模及3D数据偏差对比实验研究

针对口腔数字化诊疗中的牙植入体逆向建模过程利用光栅3维扫描的曲面拟合误差影响建模精度,传统漏洞修补重构的点云数据拼合失真等问题;通过对间接牙模型进行逆向建模及拼接误差对比实验,找出数字化印模重构特征曲面与有效降噪的曲面重构平顺性弥补方法;得出了优化的实验流程,通过3D数据对比验证不同扫描方式优劣的3D分析结果,研究结果表明改进的实验对比方法有效找出了间接数字化印模的3DP植入体在临床应用中存在误差的原因,并验证了提高3维扫描精度的有效方法,降低了逆向建模中点云数据漏洞修补畸变率.      

基于主成分变换的多光谱遥感数据的有监督可视化方法

【目的】遥感数据可视化是决定遥感数据解译质量高低的一个关键环节,目视解译是目前生产实践中遥感技术应用的一个重要方式。探讨一种基于学习样本生成可视化特征,使得可视化与目视解译应用能够有机结合,进而实现有监督可视化。【方法】采用主成分变换回归重构方法重构了针对森林资源的植被监测模型,得到3个新特征,依次赋予红绿蓝3种颜色以生成假彩色图像来实现信息可视化。【结果】基于学习样本的主成分变换回归重构方法与主成分变换法、原始近红外-短波红外-红波段组合相比,重构后的假彩色图像在一定程度上得到了改善,有利于目视解译。主成分变换回归重构后的分类精度比未重构的分类精度提高了6.20%,比原始波段组合的分类精度提高了7.82%。重构前后的一元和多元离差平方和(离差阵)构成变化分析说明,重构后类内差异缩小、类间差异增大。【结论】定量验证认为,主成分变换回归重构的可分性比未重构的主成分变换和原始波段组合的可分性都要好。     

基于云渲染的三维BIM模型可视化技术研究

利用BIM(Building Information Modeling)技术进行工程建设的精细化管理需要实现三维BIM模型的在线展示及交互操作.传统的三维图形可视化技术虽然能够实现模型展示,但存在模型文件格式兼容性差,对终端设备硬件要求高,缺少必要的交互功能等问题.针对这些问题进行系统分析,提出了一套基于云渲染技术的三维BIM模型可视化解决方案.其中包括源模型文件轻量化转换技术,基于HOOPS的图形引擎开发技术,以及基于云渲染的大体量模型浏览器展示和交互技术.通过系统研发实现了主流建模软件Revit、Catia、Microstation、Tekla模型源文件的轻量化转换,以及基于云渲染的图形引擎系统,并在北京至张家口铁路工程建设项目中进行了验证.     

基于ATL技术测井数据管理的设计与实现

提出了一种对测井数据进行的可视化管理方法。采用统一建模语言UML描述了测井数据可视化管理的过程，设计了数据管理的组件接口对象模型；在Visual C 平台下使用活动模板库技术ATL(ActiveX Ternplate Library)实现了组件结构模型。通过实际数据的检测，正确的绘制出了测井曲线图。该方法大大便利了测井数据的纠错和分析处理、不仅提高了原始测井资料的利用率，为进一步建立三维地体模型奠定了基础。     

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。     

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。