多分辨率倾斜影像与GeoSLAM激光点云融合精细化建模方法

针对无人机常规倾斜影像建模过程中存在的拉花、空洞、地物悬浮等问题,提出了多分辨率倾斜影像融合GeoSLAM激光点云进行精细化建模的方法。该方法选用无人机和GeoSLAM激光扫描仪采集数据,将多分辨率倾斜影像匹配点云与激光点云进行拼接、点云配准、噪点过滤处理,通过重建大师软件完成倾斜影像和激光点云数据融合建模,并从模型精度、纹理结构上对融合建模模型进行质量评价。结果表明：融合后的三维模型几何结构完整,细节纹理清晰,模型精细度明显提升。     

激光与倾斜点云精确配准与无缝融合

广泛使用的传统激光点云与倾斜摄影等城市空间建模方法存在各自的优缺点,将不同来源的数据进行有效融合并用于城市三维模型的构建是当前城市建模的难点。因此,本文首先提出了一种激光与倾斜点云精确配准与无缝融合的方法,该方法可以克服不同来源点云数据在尺度与精度上不一致的问题,精确计算不同来源数据的空间变换关系;然后在此基础上剔除数据冗余,完成多源点云数据的无缝融合;最后采用3组实际场景中获取的数据对本文剔除方法的有效性及精度进行验证。试验结果表明,通过本文方法获取的融合数据相较于单一平台获取的数据具有更好的完整性和数据精度。     

基于多源数据融合古建筑三维重建技术的研究

将无人机倾斜影像、地面三维激光点云和数码相机照片相结合,从影像数据与点云数据2个层面研究数据融合的理论及策略,通过数据预处理、坐标系统一、数据配准、影像点云融合、点云数据融合实现三维实景重建。建立的三维实景模型,能够真实全面地还原和反映目标物全貌,且具备直观表达对象整体空间信息的能力。通过点、线、体3个层面的精度验证可以得出,本文提出的多源数据融合建模方法能够建立无遮挡、无空洞、细节表达完整的三维实景模型,且模型精度良好,为古建筑数字化保护拓展了一个新的方向。     

最小割与深度学习联合优化的室内粘连点云分割方法

随着数字城市的发展,城市三维模型重建对三维点云结构化的需求与精度要求越来越高。如何有效准确地分割室内语义模型与三维重构是当前研究的热点问题。点云分割分类是室内点云结构化的重要基础,如何将粘连点云构件进行准确分割并用于室内点云结构化,是当前城市建模的难点。本文提出了一种面向室内粘连点云数据的分割分类方法。首先,利用深度学习网络处理室内点云数据;其次,对点云数据进行标签分类,得到目标标签点云;然后,利用欧氏算法对目标点云进行聚类分割,通过室内语义构件包围盒信息计算各目标中心点坐标与水平半径;最后,利用点云最小割实现室内粘连点云的准确分割。利用3组室内场景中获取的数据对分割方法的精度及有效性进行了验证。结果表明,该分割优化方法具有较高的精度与数据完整性。     

激光雷达点云树木建模研究进展与展望

三维树木几何模型是数字城市与数字林业工程的重要组成部分。针对点云树木建模,深入分析了基于广义(泛在)激光雷达点云的树木模型重建方法,提出了聚类思想建模、图论方法建模、先验假设建模、拉普拉斯算子建模与轻量化表达建模5类建模体系,归纳总结了不同建模体系在树冠枝干的细节表达、建模算法性能、树木模型的多层次细节表达、建模体系综合评价方法等方面存在的共性问题,针对模型信息表达完整性、模型多层次细节重建、融合广义(泛在)点云的树木建模与模型、算法的综合评价研究4个方面给出一些可能的解决方案,并提出三维激光树木几何重建潜在的建模方向。     

矿山巷道点云模型及其数据组织

针对三维矿山巷道点云数据的可视化效果问题,本文根据三维海量数据的可视化建模思想,提出基于扩展性四叉树、顾及可视化效果的点云数据多分辨率模型及其数据组织方式,详细研究了多分辨率LOD的细节选择算法;并基于VS2005和MapGIS TDE实现了利用一个点云数据图层插件对该模型进行显示,该方法能快速建模,满足三维矿山巷道点云数据的可视化要求。     

三维激光扫描与倾斜摄影测量的高陡崖三维建模

针对三维激光扫描仪在数据采集过程中,受到多重因素的限制,难以完整的获取物体表面三维数据的难题,该文采用融合多种数据源的方法来获取地物表面完整的三维数据。该文结合三维激光扫描技术和无人机倾斜摄影测量技术对大理苍山石门关世界地质公园的高陡崖进行三维数据采集。以地面三维激光点云数据为基础,融合无人机倾斜摄影测量点云数据,得到研究区域完整的三维点云,对融合后的多点云进行编辑处理、重建得到高陡崖完整的三维模型。文中对多点云融合建模("点云+点云"融合建模)及单一点云建模后模型融合("模型+模型"融合建模)进行模型比较分析,得出这两种方法所建三维模型基本一致,并总结了两种建模方法的优势和不足。这两种技术及方法的结合不仅解决了高陡崖数据采集的难题还为类似的工程提供参考。     

一种高压输电走廊机载激光点云分类方法

针对输电线路现有点云分类方法存在的分类效率较低及精度不高等问题,该文从高压输电走廊的地物分布特点出发,提出一种基于JointBoost的高压输电走廊点云分类方法。该方法将三维点云转换为二维影像并基于Hough变换在影像上检测输电走廊候选区域;对候选区域每个点定义并计算多尺度局部特征向量,包括高程特征、连通特征、张量特征和平面特征;根据多尺度局部特征用JointBoost分类器将待分类点云分为地面、植被、电力线和电力塔4类。实验数据表明,该方法能有效地减少高压输电走廊的点云处理数量,提高分类效率,且选取的多尺度特征能有效地表达输电走廊内地物的分布特点,具有较高的分类精度。     

基于2D-3D语义传递的室内三维点云模型语义分割

针对现有三维点云模型重建对象化和结构化信息缺失的问题,提出一种基于图模型的二维图像语义到三维点云语义传递的算法。该算法利用扩展全卷积神经网络提取2D图像的室内空间布局和对象语义,基于以2D图像超像素和3D点云为结点构建融合图像间一致性和图像内一致性的图模型,实现2D语义到3D语义的传递。基于点云分类实验的结果表明,该方法能够得到精度较高的室内三维点云语义分类结果,点云分类的精度可达到73.875 2%,且分类效果较好。     

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。     

面向地理实体的三维模型数据库快速构建技术研究

大规模城市三维建模一直是三维城市建设发展的关键,本文按照基础数据的分类方法,研究地理实体要素中各类模型构建规律,抽象出点、线、面状要素,利用符号匹配、规则构建及三角网构建方式进行批量建模。该方法实现了对地理实体要素三维表达的快速构建,具有较强的实用性。     

融合多源数据的三维建模方法及精度分析

以地面相机影像、低空无人机影像和地面三维激光点云数据为融合对象,研究空地影像融合、低空影像融合地面三维激光点云和低空影像融合三维白模进行三维建模的方法,并对其三维建模精度和建模效果进行综合分析。这3种融合方法进行三维建模丰富了三维模型的色彩纹理信息,提高了三维模型的几何结构精度,能满足较大场景的三维实景模型的建模要求,为数字化古建筑(古文物)保护提供具有较高价值的参考数据。     

地面LiDAR点云数据先局部后整体配准方法

针对地面LiDAR获取的庞大点云数据,提出无人工标志的地面LiDAR点云先局部后整体的配准方法。分割出待配准的两测站重叠区域小块点云,采用基于KD-Tree遍历最近邻域点集的ICP算法计算三维坐标转换参数,实现地面LiDAR点云数据的快速配准。     

直线簇约束下的地面LiDAR点云配准方法

高精度的地面LiDAR点云配准是空间目标三维表面拓扑重建的关键,针对待配准LiDAR点云和基准LiDAR点云存在位置、姿态和比例缩放差异的问题,提出了基于直线簇的地面LiDAR点云配准方法。首先,根据直线间相交、平行和异面的拓扑关系,分别对待配准和基准LiDAR点云的直线进行聚簇,构建直线簇;然后,分别将同名直线用Plücker坐标表示,通过待配准LiDAR点云的直线簇在空间中的螺旋缩放运动,使其与基准LiDAR点云的直线簇比例尺一致,且同名Plücker直线重合,构建基于直线簇的共线条件方程,实现了比例因子和相对位姿一体化解算。实验结果表明,直线簇的螺旋缩放增强了配准方程的几何约束性,提高了抗噪声能力,实现了高精度的地面LiDAR点云配准。     

基于无人驾驶飞行器的三维数字城市建筑物建模技术

探讨了一套以无人驾驶飞行器遥感影像为基础,在现有二维GIS数据支持下的三维城市建模技术方案。根据虚拟现实技术三维建模的基本原理,结合已完成并通过验收的“数字威海”三维地理空间基础框架,详细论述了数字城市中纹理建模和几何建模的关键技术及建模方法。     

基于密集匹配点云的DEM生产可行性研究

无人机倾斜摄影直接生产的成果通常包括三维模型、TDOM、DSM等,然而规划设计通常不能直接利用倾斜数据输出的DEM,需要辅以人工编辑。作为倾斜摄影影像处理的过程成果,密集匹配点云未得到充分利用。其与激光雷达点云具备相似的结构,且点云密度可自由选择,在不考虑数据量的情况下,密集匹配点云的点密度可数倍于激光雷达点云。此外,密集匹配点云无需单独赋色,即具有纹理信息, 对人工目视编辑自动分类后的地面点具有一定的辅助作用。本文对比分析了同一测区的密集匹配点云与激光雷达点云,验证了密集匹配点云用于房屋建筑区及稀疏林区地面点滤波并生产DEM的可行性。     

基于机载LiDAR和倾斜影像的城市三维建模方法

“数字孪生”城市建设是近两年新兴的一条建设智慧城市的技术路径,它是构建一个与现实物理城市匹配对应的数字城市,实现城市要素数字化,其核心数据之一是高度仿真的城市三维模型。本文在研究机载LiDAR点云、倾斜摄影和三维可视化等技术之后,探讨了利用机载LiDAR和倾斜影像进行互补融合,构建城市三维模型的方法,并详细描述了三维建模的技术路线、生产流程和质量控制等内容,为相关工程提供技术参考。     

“针孔”模拟成像下的单航空影像与LiDAR点云配准

以摄影测量共线方程为严格配准模型,提出了一种引入针孔成像模拟过程的单张航空影像LiDAR点云配准迭代方法,共分为3个阶段:第一,利用航空影像内参数及初始外方位元素对LiDAR点云针孔模拟成像,生成与航空影像空间分辨率、几何形变相接近且具有相同幅面大小的透视影像-LiDAR深度影像;第二,以梯度互信息作为影像相似性测度依据,实施影像金字塔、分块处理策略实现LiDAR深度影像与航空影像几何变换参数快速估计,进而依据估计参数及LiDAR深度影像、激光脚点投影关系建立LiDAR点云航空影像概略相关;第三,以LiDAR点云影像概略相关下的近似同名像点为观测值,以像点梯度互信息为权重,实施摄影测量空间后方交会计算获得优化的影像外方位元素,生成新的LiDAR深度影像并重复上述过程,直至满足给定的迭代计算条件,实现单张航空影像与LiDAR点云数据的自动空间配准。实验表明,本文方法配准精度达亚像素级且自动化程度高。