分带K-均值聚类的平面标靶定位

提出了一种分带K-均值聚类的平面标靶定位方法.根据标靶与测站距离的限制条件,推导了较大噪声点的剔除公式,在整体最小二乘拟合平面的基础上增加了噪声点二次剔除的方法,对经过噪声点剔除的点云数据进行分带、聚类处理.同时,对每一带的聚类中心进行均值化处理,得到每一带的中心点,通过求取不同带中心的均值来确定标靶中心点.实验结果表明,分带K-均值聚类的平面标靶定位模型较适合于平面标靶同名点确定.     

变形模板匹配的圆标靶中心点优化方法

针对近景摄影测量常用的圆形标靶的中心点进行识别和定位时,如何提高圆标靶中心点提取的精准度问题,该文提出了一种基于变形模板匹配的优化方法,对初步识别的中心点做进一步优化,以此获得精准的标靶中心。该方法首先利用物体在相机中的成像特点,模拟标靶成像时的状态,构造一个与目标所成之像高度相似的变形模板影像;然后以影像间的相关系数作为匹配测度,用这个模板在原始影像上进行滑动匹配,寻找到相关系数最大时的模板中心点坐标作为优化后的标靶中心点坐标;最后通过改变滑动的步距可将优化精度提升到子像素级。实验结果表明,优化后的标靶的中心点的精确度得到了明显的提高。     

深度图像自动配准点云的方法研究

点云配准是三维激光扫描数据处理过程中不可或缺的一个环节,利用标靶进行配准是经典的手段之一,此类方案在单独扫描标靶的基础上进行半自动化配准。本文给出一种配准策略,利用中心投影原理将单站扫描的点云转换为深度影像,借助数字图像处理技术完成标靶的自动提取,拟合获得标靶中心点的坐标,并借用摄影测量学的知识实现点云的自动化配准。实验证明了本文方法的有效性。     

地下移动激光扫描系统平面合作标靶设计研究

随着室内室外一体化、地上地下一体化等测绘概念的提出,研究了地下移动激光扫描系统的合作标靶。合作标靶是系统的重要组成部分,包含已知坐标的合作标靶对仪器姿态参数的纠正起重要作用。为了制作高效的平面合作标靶,本文对标靶的选材、形状设计、尺寸设计等开展了详细研究。探讨了白纸、背胶纸、塑料板、油漆面、徕卡激光反射标靶、铝合金、强反射膜对点云平面拟合精度的影响差异;探讨了三角形、五边形、圆、六边形、正方形、圆环六种形状标靶对测距精度的影响;最后探讨了标靶平面面积对测距精度的影响。研究结果对平面标靶的设计及选材具有较好的借鉴意义。     

结合点云和影像的标靶自动识别与中心提取

针对多站地面激光点云拼接中标靶自动识别困难的问题,提出了结合光学影像和点云深度信息的标靶自动识别方法,以及模板自匹配的标靶中心提取方法,实现了标靶的自动识别和中心提取.经室内、室外两种环境真实数据的验证,该方法能自动识别布置在室内、室外场景中的标靶;对自动识别的标靶进行中心提取,精度均在2 mm之内,与人工提取结果一致,证明了方法的有效性和稳定性.该方法为基于标靶的点云自动拼接提供了良好的技术支撑.     

基于凸包算法和抗差最小二乘法的激光扫描仪圆形标靶中心定位

针对激光扫描仪圆形平面标靶点云数据缺失或冗余时不易准确获取标靶中心的问题,提出一种稳健的中心定位算法。首先根据回光强度提取标靶点云数据;然后剔除标靶点云数据粗差点,拟合标靶的最佳平面;接着利用凸包算法提取标靶边缘点;最后利用抗差最小二乘求解标靶的中心坐标。实验表明,该算法定位精度能达到亚毫米级,可以有效解决标靶数据缺失或者冗余时标靶定位精度低的问题,提高标靶的中心定位的稳健性。     

一种多站扫描中标靶定位精度的整体评估方法

针对目前标靶定位精度的估计大多是基于单个位标靶进行的,没有顾及各站标靶之间的关系,该文提出基于激光束法区域网中的同名距离,对标靶定位坐标进行检核和验算。整体思想是通过查找扫描站间标靶有两个或两个以上为同名标靶时,以相邻站同名距离相等为条件列立同名距离方程式,平差计算标靶定位精度,验算标靶定位精度是否满足某种工程测量的要求。通过实际工程案例,说明了激光束法区域网平差前的概算对标靶定位坐标检核和精度估计的必要性。     

球形标靶的固定式扫描大点云自动定向方法

根据目前地面激光扫描数据获取速度快、数据量大、测量距离远、专用特殊材料制作的标靶识别距离近、点云定向数据处理相对滞后、自动化程度低、不能适应远距离地形测量的现状,提出了从大点云中(每站1亿点以上)自动探测远距离标靶的点云定向方法。该方法首先根据标靶控制点的工程测量坐标信息,搜索到标靶所在点云环,然后对各点云环进行扇形分区,快速探测标靶,获取标靶中心扫描坐标,最后平差计算扫描仪位置参数和姿态参数,实现点云坐标到工程测量坐标的转换。该方法在普通配置的计算机上得到实现,并成功用于远距离山区地形测量,其中定向标靶半径0.162m,标靶到扫描站距离在180~700m之间。     

地面三维激光扫描点云拼接影响因素分析

在地面三维激光扫描仪进行三维建模过程中,需要对不同测站的点云进行拼接。为了提高不同测站点云拼接精度,本文开展了球形标靶表面扫描点数量、标靶的分布和数量及扫描距离4个因素对三维激光扫描仪不同测站下点云拼接精度的影响研究。采用法如（FOCUS）三维激光扫描仪开展了不同扫描分辨率、不同标靶数量、不同标靶分布和不同距离下的点云拼接试验,并采用SENCE软件对点云进行了拼接精度分析。试验结果表明,选择两测站的标靶表面的扫描点数量大致相等,并将4个标靶作为连接点,且放置在不同高度不规则排列时,点云拼接的精度最优。     

标靶几何分布与点云地理化精度的关系

针对点云地理化的不确定性,该文对其进行了研究,首先提出了能有效描述标靶几何分布的奇异性指标,然后推导了奇异性指标计算公式及其与地理化参数的关系,发现地理化参数与标靶和扫描站构成几何图形的体积有关,通过实验验证了标靶几何分布与点云地理化参数、扫描坐标转换后精度的关系,并提出了在地面激光扫描实用过程中标靶布设原则。     

RESEARCH ON LASER RANGE SCANNING AND ITS APPLICATION

1　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓｌａｓｅｒｒａｎｇｅｓｃａｎｎｅｒ ,ｗｈｉｃｈｉｓｏｎｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅｏｆｔｈｅｈｉｇｈａｎｄｎｅｗｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎ ｄｕｓｔｒｉｅｓ,ｈａｓｂｅｅｎｍａｋｉｎｇ ｇｒｅａｔｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｒｅａｌ＿ｔｉｍｅａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｏｆｍｕｌｔｉ＿ｌｅｖｅｌｏｆ 3Ｄｓｐａｔｉａｌｏｂｊｅｃｔ.Ａｉｒｂｏｒｎｅｓｙｓｔｅｍ ,ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｏｔｈｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｓｕｃｈａｓＧＰＳ ,ＩＮＳ …     

三维激光扫描测量内符合精度试验研究

研究了三维激光扫描测量系统对标靶的重复扫描测量精度,得出其内符合精度优于1 mm,精度并没有随着扫描距离的增加而降低。采用一种基于激光空间分布拓扑关系的方法来分别评价高程精度和平面位置精度,从数据统计来看,平面位置内符合精度较高。     

三维激光扫描仪平缓地形分区扫描方法研究

三维激光扫描仪对平缓地形扫描作业时,存在点密度不均匀、冗余数据多、有效扫描半径小等限制。为减少上述限制,提高作业效率,在深入分析三维激光扫描仪工作原理的基础上,提出分区扫描方法:根据到扫描仪中心距离的不同,将扫描范围分为若干环状区域,每个环状区域分别对应不同的竖直扫描夹角,各区域基于扫描点密度均衡的原则,设置不同的扫描参数。试验结果表明:竖直扫描角度分别为88°~89°、85°~88°、70°~85°、45°~70°的分区扫描方法为较理想的方法,与整体扫描方式相比,前者在作业效率、有效扫描半径等方面均有明显优势,数据点密度分布得到很大改善,利用效率明显提高。     

三维激光扫描技术在地形测绘中的应用

三维激光扫描技术突破了传统的逐点单独测量,实现了面域扫描数据采集。通过高速激光扫描测量,可快速获取被测对象表面的三维坐标数据,具有采集速度快、获取数据丰富等特点,且测量距离长、数据准确,不受大地水准面的精度制约。本文将三维激光扫描技术结合RTK技术,在测定扫描仪定位点和后视标靶定向点后,获得全景范围内连续的三维坐标,然后在视野范围外再设站扫描,使整个测区无漏洞,最终实现了地图生产。     

入射角对VZ-400激光点云测量精度的影响

地面三维激光扫描仪在实际测量工作中,因扫描目标过高,导致激光光束达到截止高度角大小。高入射角将导致激光光斑的变形,使得激光可能落在光班的任何一处,增加了不确定性,损失了点位精度。针对VZ-400扫描仪设计测量方案,通过曲线拟合得到入射角系数与d/h的函数,便于确定监测方案中的最佳扫描距离。     

旧城改造中建筑物立面快速提取方法

旧城改造目前面临诸多问题,如传统的测量手段不仅测量效率低,而且对于结构比较复杂的建筑物无法精确地获取建筑物立面的全部信息,施测不全面,建模效率低等。首先利用三维激光扫描技术获取建筑物精细、整体的点云数据,借助多个建模平台联合作业的方式,结合现场照片进行复杂建筑物的三维重建,从而获取目标建筑物各个方向的立面信息。经过大量验证和对比分析,该方法可以快速获得建筑物精确、真实、全面的立面信息,提高工作效率,为智慧城市的建设和规划提供详细可靠的信息支持。     

基于地面激光扫描技术获取地铁隧道3维点云数据的设计与试验

3维激光扫描技术可以快速、高效且准确的获取测量目标的高精度点云数据,为测量数字化的发展提供了必要的条件。本文以地铁隧道为例,详细阐述了3维点云数据获取的方案、数据处理的基本方法,验证了基于3维激光扫描技术进行地铁3维可视化的可行性。     

基于三维激光扫描技术的人防工事模型重构与应用分析

人防工事狭长且内部环境复杂，对其保护利用需要提供丰富多样的基础资料和成果。三维激光扫描技术突破了传统单点精确测量的局限，可以大面积地获取被测对象表面的三维坐标数据，具有连续、快速、非接触、自动、全天候工作等优势。本文以某段人防工事为例，研究了三维激光扫描的工作流程，并以点云数据为基础进行三维模型的重构和测绘图的制作，完成对点云质量的分析评价。     

Research on laser range scanning and its application

In this paper the development of the technology of the laser scanning is summarized. The principles of laser range scanning are introduced. Based on the laser scanning technology and methods, which are investigated by the authors to survey deposit volume, a surveying system is developed and a practical application is performed. It is shown that the laser-scanning technology has obvious advantages such as measurement precision, automation and visualization of observed data in comparison with the traditional methods. As a result, labor intensity is relieved obviously and work efficiency is promoted.     

三维激光扫描技术在西宁市城市地下空间测量中的应用

为验证三维激光扫描技术在西宁市城市地下空间测量中的适用性,探讨了其应用过程的流程和方法,用坐标对比法评定了三维激光扫描系统的精度。结果表明:三维激光扫描系统的平面精度达到0.032 m,符合城市测量规范要求,说明三维激光扫描技术在城市地下空间测量中具有很好的适用性,可以推广应用。