3D SLAM的室内背包移动测量系统研究

针对室内移动测图中GPS信号缺失,导致无法获取精确定位坐标与导航的问题,该文研发了一套室内背包式移动测量系统,该系统能够利用三维激光定位与测图的方法实现快速同步定位及地图创建和室内三维激光点云获取,可以应用在室内或地下的环境中进行数据采集,在不损失作业效率的前提下获取系统作业轨迹、高精度点云等多种数据结果。为了对系统的精度进行验证,使用该系统在实验室大楼走廊中进行实验获取室内三维激光点云,并将实验结果与采用常规测量手段得到的结果进行对比分析。实验表明,此系统的相对精度和绝对精度分别能够达到0.048和0.047m,在室内三维信息获取过程中相比较于传统作业方式显著提高了作业效率和数据质量,能够满足室内建模与测图要求。     

倾斜三维实景模型与BIM模型融合的室内外一体化场景构建

倾斜三维实景模型以其高空间精度、高分辨率、真纹理的优势在各行各业尤其是数字城市的建设中应用广泛;BIM技术包含丰富的建筑信息,是建筑管理功能的集大成者。本文基于倾斜摄影测量技术,采用飞马D2000无人机获取测区影像并构建三维实景模型,采用飞马SLAM100手持激光扫描仪获取目标建筑的室内点云数据,并结合BIM技术构建室内BIM模型,选用易智瑞GeoScene Pro平台,实现模型的融合及室内外一体化场景的创建、模型属性查询及管理分析应用,以期为实景三维建设的相关应用提供借鉴。     

UAV航测和TLS技术在广钢遗址测绘建模中的应用

联合应用地面三维激光扫描技术和无人机航测技术采集了广钢炼钢遗址空间数据,并进行了现状测绘与三维建模。三维激光扫描获取遗址内外高精度点云数据;无人机航测获取遗址顶部点云及周边地形DSM和DOM,将航摄DSM数据拟合到激光点云上,使得航摄DSM精度达到12.6cm,且弥补了激光点云的漏洞;采用融合的点云数据测制了平立剖测绘图,建立了三维模型。上述两种技术优势互补,形成了一种高效率、高精度、全方位的历史遗迹测量与建模的解决方案。     

无人机载激光雷达在房地一体测绘中的应用

主要探讨了如何利用大黄蜂四旋翼无人机搭载AS-900HL多平台激光雷达系统完成外业点云数据获取,通过点云解算软件生成高精度点云三维模型,采用CoMapping点云测图软件进行内业测图,形成测图成果后,通过图纸回放外业,进行修补测及间距勘丈的技术方法。通过点位精度和间距精度的验证,充分证明了采用无人机载激光雷达,不但可以达到房地一体测绘的精度要求,而且能够大大提高房地一体测绘的工作效率。     

Heron移动背包三维激光扫描系统在1∶500大比例尺测图中的精度评价及效率分析

近两年基于SLAM、点云配准的背包式三维激光扫描仪发展迅猛。不同于基于GNSS的移动扫描测量系统,该类设备可在复杂环境中便捷地获取目标的三维点云数据。本文利用基于IMU结合点云配准算法定位方式的Heron移动背包三维激光扫描系统,进行1∶500大比例尺测图生产试验,并对其精度进行评价,对其效率进行分析统计。结果表明,该移动背包三维激光扫描系统在大比例尺测图中的精度和效率均不亚于传统测量手段,未来发展前景广阔。     

SLAM室内三维重建技术综述

随着智慧城市、文物保护、室内导航、虚拟现实等对室内精细化三维模型的需求越来越多,室内三维重建成为了研究热点。最近SLAM作为高效的室内三维重建技术得到了广泛关注与快速发展,并被成功应用于各种移动测图平台,如移动背包、推车、微型无人机等。该文首先对SLAM发展现状及关键技术进行整体回顾,然后对基于不同移动平台及深度相机SLAM室内三维重建系统进行深入分析和比较,最后讨论SLAM技术在室内三维重建中存在的问题及发展趋势。     

推车SLAM室内实景三维测图及应用

以推车SLAM移动测图系统NavVis为数据采集手段，简要介绍了其工作原理，并详细介绍了室内实景三维测图的技术流程，实现了室内三维实景地图的网络发布。同时，对该地图定制了兴趣点（POI）添加查询和室内导航路径规划两种应用功能。NavVis推车SLAM系统提供的从数据采集、数据处理、网络发布到地图应用的一整套解决方案，为室内推车SLAM的发展和高精度三维实景地图的制作提供了有益的参考。     

3D SLAM激光影像背包测绘机器人精度验证

通过利用3D SLAM激光影像背包测绘机器人,进行了三维激光点云数据的采集,并直接对采集的点云数据进行了目标物尺寸量测,以验证其精度。试验验证表明,该仪器采集的数据精度为0.018 m。能满足1∶500地形图绘制要求,并可用于室内、室外等三维模型构建。     

影像全站扫描仪Trimble SX10在山区等高线测图中的应用——以肃北大敖包沟矿区为例

将影像全站扫描仪技术应用于山区进行等高线测图,并以肃北大敖包沟矿区为例,探讨该技术在测图方面所带来的优势,以及能否解决传统测图效率安全精度等问题。利用影像全站扫描仪技术,不仅能够获取现场的影像数据,而且能快速高精度地获取带地理坐标的点云数据。利用点云后处理软件快速生成等高线成图,不仅提高了外业数据采集的精度和效率,而且大大提高了内业成图的效率。     

激光点云的多功能风洞施工量测与分析

针对传统皮尺测绘、全站仪在结构复杂的多功能风洞中存在采集作业难、数据精度低、信息不完整等局限性,提出基于高精度、高密度的点云数据开展对风洞施工量测的研究。通过对点云进行预处理及算法的运用,解决风洞数据获取难、信息不完整瓶颈,实现施工量测数据的有效获取及分析。基于点云预处理数据,可获取风洞的二维线划图、立面图、三维信息模型及统计分析等成果;基于点云数据运用算法,能够快速、准确地对风洞内墙面的平整度提取分析,判断施工是否符合要求,这是传统测绘方法无法获取的,验证该技术方法在多功能风洞测量的优越性和必要性。应用结果表明,地面三维激光扫描技术对该风洞的施工量测及建筑信息提取均优于传统方法,成效明显。     

低成本大视场深度相机阵列系统

在测距传感器不断轻量化、小型化以及室内外地图一体化导航应用的驱动下,三维（3D）室内移动测量成为当今研究和应用的热点,在室内建模、室内定位等新兴领域中的应用越来越广泛。3D室内移动测量系统通常配备激光扫描仪、全景相机、惯性测量单元（inertial measurement unit,IMU）系统和里程计等传感器,虽能实现3D室内点云数据的采集,但其距离传感器-激光扫描仪价格昂贵且便携性较差。彩色深度（RGB depth,RGB-D）相机为低成本3D室内移动测量系统构建提供了新的距离成像传感器选择,但主流型号RGB-D相机视场角小,继而导致数据采集效率远低于传统激光扫描仪,难以做到点云数据的完整覆盖与稳健采集,且易造成同时定位与制图（simultaneous localization and mapping,SLAM）过程中跟踪失败。针对以上问题,构建了一种低成本室内3D移动测量系统采集设备,通过组合多台消费级RGB-D相机构成大视场RGB-D相机阵列,提出了一种阵列RGB-D相机内外参数标定方法,并通过实验检验了设计系统采集的点云数据的精度。     

三维激光扫描技术用于老旧小区改造中二维信息提取与平面制图

在老旧小区改造过程中，需要对小区建筑的外部、内部结构面等信息数据进行提取。针对传统测绘方法工作量大、成本高、周期长等问题，本文以云南省红河州某海关住宿楼老旧小区改造项目为例，基于三维激光扫描技术获取的点云数据，对建筑物的外立面、楼梯内部结构和楼顶面进行了扫描。基于Leica Cyclone软件进行了点云数据配准、滤波去噪、数据分层管理等试验研究，整合点云数据后采用CAD软件绘制了该老旧建筑的外立面、剖面和平面的图，并使用全站仪、测距仪等传统测量手段对本次扫描成果的测量精度和准确性进行了检查评价，二维制图的平均精度可以达到1.54 cm。试验结果表明，三维激光扫描技术可以得到现场的三维点云数据，通过高密度、高精度、高质量的点云数据可完整地记录现场所有数据形态，其对于后续老旧小区改造项目的数据获取及成图拥有完整的解决方案。     

激光SLAM精度测试场设计与实现

同时定位与地图构建（SLAM）系统在机器人、自动驾驶和移动测量等领域有广泛的应用，但目前系统精度的测试方法尚不完善。针对SLAM系统精度测试的实际需求，本文提出了一种SLAM高精度测试场的建立方法。首先建立三维控制网，然后利用三维激光扫描技术对环境信息进行采集，最终构建出用于测试SLAM系统精度的高精度三维点云特征库。试验结果表明，建立的三维点云特征库包含丰富的特征信息，具有真实地理坐标，精度达到毫米级，可以较好地满足SLAM精度测试的需求。     

基于几何约束和目标检测的室内动态SLAM

针对即时定位与地图构建(SLAM)在室内动态环境下定位精度低和地图效果差的问题,提出一种基于几何约束和目标检测的室内动态SLAM方法. 使用目标检测网络获取语义信息,提出运动物体漏检的方法;根据先验知识,提出准确识别动态区域的信息判定方法;结合几何约束和深度学习方法剔除动态点,利用静态点估计相机位姿;根据存储信息构建可闭环的静态地图. 在TUM数据集上进行实验,定位精度比ORB-SLAM2提高97.5%,相较于其他动态SLAM可取得更好的性能. 在室内真实环境进行实验,构建的静态地图更准确,有效提高了室内动态SLAM的定位精度和地图效果.      

多像位姿估计的全景纹理映射算法

纹理映射技术作为获取具有丰富纹理信息的真彩色点云的有效手段，正以其独特的优势广泛地应用于众多行业领域。研究了一种利用三维激光扫描仪与外置数码相机联合标定解算多张影像位姿并获取全景真彩色点云的方法。其基本思想是利用摄像机与激光扫描仪固有的相对位置姿态，通过对首张影像进行标定得到其位置姿态后，利用摄像机空间旋转的几何特性，根据首张影像的位姿获取其余影像的位姿，继而完成多张影像的纹理映射，获取全景彩色点云。对比目前主流的全景影像纹理映射算法，该算法在精度与效率上均有一定提高。对多种点云数据进行纹理映射实验，结果表明，该方法能够快速准确地获取真三维全景彩色点云，为三维精细化建模提供了数据基础。     

基于图优化的紧耦合双目视觉/惯性/激光雷达SLAM方法

基于单一传感器的同时定位与地图构建技术已经逐渐不能满足移动机器人、无人机及自动驾驶车辆等智能移动载体日益复杂的应用场景。为了进一步提升移动载体在复杂环境下的定位与建图性能,基于多传感器融合的SLAM技术成为目前研究的热点内容。本文提出了一种基于图优化的紧耦合双目视觉/惯性/激光雷达SLAM方法(S-VIL SLAM),该方法在视觉惯性系统中引入激光雷达原始观测,基于滑动窗口实现了IMU量测、视觉特征及激光点云特征的多源数据联合非线性优化。利用视觉与激光雷达的互补特性设计了视觉增强的激光雷达闭环优化算法,进一步提升了多源融合SLAM系统的全局定位与建图精度。为了验证本文算法的性能,利用自主搭建的集成多传感器的硬件采集平台在室外场景下进行了车载试验。试验结果表明,本文提出的紧耦合双目视觉/惯性/激光雷达里程计相比于紧耦合双目视觉惯性里程计和激光雷达里程计定位定姿性能显著提升,视觉增强的激光雷达闭环优化算法能够在大尺度场景下有效探测出轨迹中的闭环信息,并实现高精度的全局位姿图优化,经过闭环优化的点云地图具有良好的分辨率和全局一致性。     

三维激光扫描技术在石化企业管道建模中的应用

三维激光扫描是一种速度快、效率高、实时性强并且精度高的采集目标表面点云数据的技术,在测绘领域得到了广泛的应用。本文结合工程实例,论述了三维激光扫描技术在石化企业管线测量中的应用,并提出了依据点云数据对管道进行三维模型重建的方法,包括外业踏勘测站布设、数据采集与多站数据配准等工作,最后结合相关软件实现了管道三维模型的重建。     

三维激光扫描技术制作不可移动文物本体测绘图方法研究

三维激光扫描技术是一种先进的全自动高精度立体扫描测绘技术,可以连续、自动、快速获取大量目标地物表面的三维点云数据,具有获取数据量大、精度高、不接触、全天候工作等优势。利用三维激光扫描技术对不可移动文物本体测绘图制作方法进行研究,以期为文物保护工作提供可行的技术路线。