三维激光扫描技术在历史建筑建档保护中的应用

历史建筑对于维护国家和地区的文化认同和传统价值观有着积极的作用,许多历史建筑因年代久远得不到修缮而毁坏,精确有效的历史建筑测绘工作是历史建筑保护的关键。针对传统测绘技术在历史建筑测绘建档中精度低、成本高、真实性差等劣势,本文利用三维激光扫描技术,通过点云配准、点云降噪、点云坐标系转换等方式构建直观展现历史建筑结构的三维点云模型,在点云数据采集与处理的实际作业基础之上,深入总结历史建筑三维点云模型的精度影响因素及解决措施,为历史建筑测绘建档保护工作积累宝贵的社会生产实践经验并提供相应的技术支持。铅山县第一批历史建筑测绘建档项目的实践验证了本文方法的有效性。     

两种高速铁路激光点云的采集拼接方法

研究围绕地面三维激光扫描点云数据的拼接问题,在某段高速铁路设计并实施了标靶拼接和控制点拼接两种不同模式下的点云数据采集和拼接试验,结合点云处理软件对点云数据进行拼接处理,分析了拼接精度和数据采集拼接的整体作业工作量等。结果表明,在相同的扫描条件下,基于控制点拼接的点云数据,精度优于基于标靶拼接的点云数据;在高速铁路等带状工程点云采集拼接中,控制点拼接模式下整体工作效率高于标靶拼接。本次试验所显现的控制点拼接的高精度和高效率等的优势,可为三维激光扫描仪在铁路点云采集和拼接作业提供有利参考。     

基于探测球的固定式扫描海量点云自动定向方法

地面固定式扫描点云首先要将自由坐标系的点云纳入国家坐标系,而单站扫描的点云数据量极大,无法在可视环境下进行拼接。针对现有方法对海量点云拼接的不足,提出一种基于探测球的固定式扫描海量点云自动定向方法,该方法通过数据关联技术读取海量点云、建立标靶搜索环、球拟合确定标靶候选点、全组合距离匹配法确定同名点及坐标转换参数解算等,完成点云的自动定向过程。通过实验验证文中算法的有效性及可行性。     

多站拼接后三维激光扫描点云的消冗处理

针对多站地面激光扫描数据拼接后在扫描重叠区内的重复采样点带来数据冗余的问题,提出一种在不降低原始扫描采样密度的前提下,对冗余点云进行消冗处理的方法。该方法首先对拼接后的点云建立立方体格网索引,再对所有采样点按k邻-近结构进行组织,然后在k-邻近组织的数据中进行遍历,依据采样点间距是否小于给定的阈值确定是否删除某一采样点。对多站扫描的建筑物点云拼接数据进行消冗处理,验证了本方案的有效性。     

利用点云数据进行三维可视化建模技术研究

依据三维激光扫描仪的工作原理,阐述点云数据处理、数据提取与快速建模的全过程工作原理。以某一建筑物扫描为例,先获取其点云模型数据,并对点云数据采取不同的方法进行拼接处理,且对因拼接方法不同而产生的误差进行比对分析,选取出最优的拼接方法;然后对点云数据进行合并、去噪等处理;最后使用建模工具从点云数据模型中获取建筑物的各立面线划图,完成快速精准的三维可视化建模。     

机载LiDAR点云数据的航带拼接研究探讨

对机载LiDAR点云数据的航带拼接问题作初步的探讨和研究.研究结果表明,经过不同扫描带间点云数据的拼接,相邻扫描带间的高程漂移大大降低,证明了研究结果可靠.     

馆藏文物三维测量与重建方法研究

本文提出了一种基于结构光技术的馆藏文物三维测量与重建方法。该方法基于结构光原理获取文物表面密集的点云数据,对点云数据进行粗差检测与剔除、拼接、融合、三维构网等步骤建立精确的文物三维几何模型,为了表现文物本身的颜色材质信息,用高分辨相机获取物体表面的纹理,并将纹理与三维几何模型配准,生成具有高度真实感的、精确的文物三维模型。通过多种文物对该方法进行了测试,证明了该方法具有快速高效、精确逼真、操作简便等特点。     

一种新型三维激光扫描隧道测量点云坐标定位方法的精度评估

提出了一种基于三维激光扫描仪特殊定位硬件装置和七参数坐标转换算法,对每个扫描测站点云利用最近的隧道控制点进行绝对定位,将多个隧道扫描测站数据不经过拼接就统一转换成隧道控制测量坐标系坐标的方法——点云绝对定位法,并应用误差传播理论和相应数值模拟计算对该方法的测量成果进行精度评估和重要误差来源分析。最后得出在一定条件下采用该方法获得的隧道扫描测量成果可以满足城市地铁测量规范对竣工测量精度要求的结论。     

三维多视点云数据拼接方法研究

基于RIEGL-VZ1000型地面三维激光扫描测量系统进行实验,对比分析了两种三维多视点云数据拼接方法,给出了改进点云数据拼接精度的若干建议,并提出了一种新的点云拼接方法的设想,以期为点云数据的拼接工作提供有益参考。     

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。     

集成RTK的三维激光扫描技术测量地形的方法

针对标靶扫描、全站仪辅助等因素造成扫描作业过程的复杂繁琐,提出了集成RTK的三维激光扫描技术测量地形的整体方案。采用网络RTK同轴同步测量扫描站坐标;两级拼接策略：地物点粗拼接与基于面搜索的ICP精确配准;采用测块四角或周边RTK点进行点云绝对定向;采用自主研发的点云测图平台进行地形测绘。通过几种典型地形的实验验证,该方案使得扫描作业效率提高了约5倍,与现行全野外数字测图方法比较,作业效率提高了约3倍。     

基于相关匹配和最大谱图像配准相结合的InSAR复图像配准方法

InSAR复图像配准是合成孔径雷达干涉3维成像技术中的重要步骤之一。为了获得高精确度的测量结果，要求两幅复图像之间配准达到亚像素级配准精确度。提出了一种将相关匹配和最大谱图像配准相结合的配准新方法。在相关匹配进行粗配准的情况下，通过插值所选控制点的值，并采用最大谱图像配准方法以亚像素单元进行精配准，其配准精确度达到亚像素级。实验结果证实了所提出方法的有效性。     

不同测站点云数据的配准算法

随着三维激光扫描技术的发展,利用三维激光扫描仪采集信息,构建三维模型成为了热门的课题。由于受到观测环境、观测方向等影响,无法一次性地获得物体的所有的点云数据。因此,不同视角下点云数据的配准成为了三维建模中的关键技术,直接影响了最终的重合结果以及模型精度。本文着重研究主方向贴合法和最近点迭代算法(ICP算法),基于matlab平台编写算法,并对算法进行研究,得出配准结果以及配准精度。     

地面三维激光扫描技术在公路建模中的应用

为解决传统技术获取公路数据效率低,数据不够精确与详细的问题,本文提出了将地面三维激光扫描技术应用于公路建模的数据采集方案和数据处理方法。根据地面激光扫描的特点和公路建模要求,设计出按最佳扫描距离进行分段设站、分块扫描的数据采集方案。经过点云配准和滤波等预处理后,利用点云几何信息进行了数字表面模型、等高线、纵横断面等模型生成。本文以Trimble GS200地面三维激光扫描仪为例对高速公路路面进行数据采集,以Realworks Survey5.0作为建模工具进行路面建模。结果表明采集方案能提高获取原始数据的效率,并且保证了数据质量,降低了数据处理的复杂程度。     

一种激光扫描数据与数码照片的配准方法

提出了一种激光扫描数据和数字图像配准的方法。该方法基于立体像对匹配点与三维扫描点云的最近邻迭代配准。配准中，采用M-估计的选择权迭代在最邻近点搜索算法中逐步消除立体像对误匹配粗差点的影响，得到正确的收敛结果，并基于地面实验证明此方法是可行的和有效的。     

Evaluation of approaches for AWiFS multi-date registration

AWiFS onboard IRS-P6 belongs to the category of high-repetivity sensors based on large swath, but with ground trace based on narrow-swath sensor (LISS-III). This is useful for cloud removal as well as vegetation phenology studies. Such multi-date analysis has a prerequisite of accurate multi-date registration. This study investigates the accuracy of multi-date registration over a mixed plain and hilly terrain in northern India (29–31°N latitude and 77.5–79.5°E longitude; 200–4000 m.a.s.l.). Simple polynomial rectification, multi-date registration using ortho-correction technique on standard product (level-2) and radiometric product (level-1) as a function of number of ground control points (GCPs) and external Digital Elevation Model (DEM) were investigated. The results indicated that ortho-rectification on level-1 product provided better accuracy in comparison to simple rectification and ortho-rectification on level-2 product.     

3维激光扫描数据处理的研究综述

在3维激光扫描数据处理的内容和流程中,数据获取和数据配准是数据处理的基本研究内容.根据提出的表面特征提取流程,本文重点阐述了3维激光扫描数据处理中格网建立、数据缩减、数据分割、曲面拟合等方面的研究现状.并提出了相关的基础理论内容与研究方向.     

融合遗传算法和ICP的地面与车载激光点云配准

车载激光扫描可快速获取大场景点云,由于存在视场限制和遮挡,需地面激光点云作补充。车载与地面点云分别位于大地坐标和局部坐标系统,本文提出结合遗传算法（genetic algorithm,GA）和（iterative closed point,ICP）的自动点云配准方法以统一基准。ICP采用局部优化,效率较高,但依赖初始解;GA为全局优化方法,但效率低。融合策略为当GA配准趋于局部搜索时,采用ICP完成配准。GA配准以地面激光扫描仪内置GPS测量粗略位置限定优化搜索空间。为提高GA配准精度,提出了最大化归一化匹配分数之和（normalized sum of matching scores,NSMS）配准模型。实测数据试验验证了NSMS模型的有效性,GA配准均方根误差（root mean square error,RMSE）为1~5 cm;融合配准比GA配准效率高约50%。     

一种由粗到精的地面激光点云多层级配准方法

提出了一种综合利用快速点特征直方图(FPFH)描述符和同名点引导ICP优化的地面激光扫描(TLS)点云配准方法。该方法包括3个步骤:1)点云金字塔构建;2)基于FPFH的粗配准;3)同名点引导的ICP精配准。首先使用体素网格滤波器构造点云的金字塔结构,在粗配准时,FPFH描述符用于金字塔顶层上点云的鲁棒匹配,在此基础上,再进行两层级同名点引导的ICP精配准优化,使用3组典型TLS点云对进行实验,结果表明本文方法可以高效地完成TLS点云的配准。     

激光扫描与无人机一体化控制下的复杂体育场馆高精度三维重建

针对复杂体育场馆外部精细建模在完整性和精度方面存在的问题，本文提出了地面控制、地面激光扫描、无人机建模控制一体化的高精度建模方法。首先应用特制标志建立区域内控制、扫描、无人机高精度一体化坐标系统；其次对地面多站激光扫描点云结合控制坐标进行区域整体平差配准，生成一体化坐标系统下高精度地面点云模型；然后应用无人机数据和控制点生成一体化坐标下的高精度顶部数据；最后融合两种数据生成对象完整高精度精细模型。试验证明，整体平差解算方法可实现多站点云的高精度配准，一体化控制可实现非同源异质数据高精度融合，解决了复杂建筑对象的高精度建模问题，具有很大的实用价值。