地面三维激光数据配准研究

地面三维激光扫描技术是近几年在测绘行业中兴起的一种全新的测绘技术,使测绘行业由原来的单点测绘转变到整体测绘.但是地面三维激光多站数据配准一直是研究的难点和焦点.结合实际工程对现有的地面三维数据配准方法作概述,并比较各种方法的精度和优缺点,总结出地面三维激光数据较好的配准方法.     

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。     

三维激光扫描仪在惠泉变电站三维模型构建中的研究与实现

利用地面三维激光扫描仪获取的点云数据,进行惠泉变电站三维空间地物建模研究。首先通过整体匹配纠正并对原始测量数据进行拼接配准,然后建立了变电站三维表面模型。通过研究发现利用三维激光扫描技术可以快速地建立三维空间的可视化模型,解决了传统的测量仪器与测量方法在变电站等特殊领域的不足。为能够实现变电站资源、景观、安全、环境管理等社会资源的数字化、网络化及动态可视化,提供一个变电站的三维模型平台构建的新方向。     

基于地面激光扫描的矿山三维建模关键技术

阐述了三维激光扫描技术在矿山工程测量中的应用,并利用多站点点云数据配准、三维建模及其优化等关键技术对三维激光点云数据进行处理,得到完整详尽、客观真实的三维数据模型和档案,最后对成果精度进行了精度评定。结果表明,三维重建模型可用于矿区的纵、横断面图测绘和大比例尺成图。     

三维激光扫描仪在惠泉变电站三维模型构建中的应用

文中通过利用地面三维激光扫描仪获取的空间数据,进行了惠泉变电站三维空间地物建模研究。首先探讨点的密度对数据采集的影响;然后通过整体匹配纠正并对原始测量数据进行拼接配准;最后建立了三维表面模型。通过研究发现利用三维激光扫描技术可以快速建立三维空间的可视化模型,解决了传统的测量仪器与测量方法在变电站等特殊领域的不足。为能够实现变电站资源的数字化,提供了一个变电站三维模型构建的新方向。     

多视点云数据同步配准新方法

针对三维激光多视扫描点云数据的配准问题,提出了一种基于空间相似变换原理的同步配准新方法.首先借助罗德里格矩阵求取各测站与基准坐标系下的转换参数;然后根据各测站之间的联系,对变换的初始参数进行联合平差,利用同步配准模型求得改正后的变换参数,实现多视点云同步配准;最后使用Realworks Survey软件中基于目标的配准工具进行处理,利用配准结果实现对该算法的验证.通过分析同步配准误差来源及对比二者的精度,证明三维激光扫描多视点云数据同步配准方案具有可行性和实用性.     

TLS技术在表面复杂文物三维重建中的应用研究北大核心CSCD

以北京大学西门内一尊华表的数字化和三维建模为例,分析了地面三维激光扫描(TLS)技术在表面复杂纹理地物三维重建中的难点,并提出相应的解决方案,包括数据获取时扫描仪选择,反射片与表面无法完全贴合对多站点数据配准的影响,站点位置和脉冲频率对模型和纹理映射的影响,真三维模型构建中三维模型与二维纹理的准确映射问题等。该研究对地面三维激光扫描技术在其他文化遗产的记录、保存和建模中的应用具有一定的参考价值。     

TLS技术在表面复杂文物三维重建中的应用研究

以北京大学西门内一尊华表的数字化和三维建模为例,分析了地面三维激光扫描(TLS)技术在表面复杂纹理地物三维重建中的难点,并提出相应的解决方案,包括数据获取时扫描仪选择,反射片与表面无法完全贴合对多站点数据配准的影响,站点位置和脉冲频率对模型和纹理映射的影响,真三维模型构建中三维模型与二维纹理的准确映射问题等。该研究对地面三维激光扫描技术在其他文化遗产的记录、保存和建模中的应用具有一定的参考价值。     

多视角三维激光点云全局优化整体配准算法

提出一种已知多视激光点云配准初值进行自动全局优化的整体配准算法,并详细推导了多视激光点云配准全局优化平差模型。本算法对多视角三维激光点云的扫描顺序不作要求,可以处理无序散乱的多视三维激光扫描点云,同时可以获得最小二乘意义下的最优变换参数,实现多视三维激光点云的自动精确配准。利用实际三维激光扫描点云数据进行试验,得到了预期的结果,验证了本文方法的可行性和有效性。     

基于控制测量的多视点云数据配准方法的研究

针对地面三维激光扫描技术中多视点云数据配准的问题,提出了一种基于控制测量的点云数据配准新方法。该方法的基本原理是:首先借助人工标志完成水平角度、竖直角度以及斜距测量工作;然后利用闭合导线或者附合导线测量原理,计算闭合差,通过分配闭合差,获取高精度的控制点坐标数据;最后按照定向法原理完成点云数据配准工作。利用地面三维激光扫描仪Riegl PLM321进行辅助法数据配准实验,通过对比公共点配准结果表明:基于控制测量的数据配准方法是可行的,它不仅可以满足建模工作的需要,而且克服了传统串联式配准方法中误差累积的弊端。     

地面激光点云与数码影像自动高精度配准

针对地面激光雷达点云和数码光学影像非同源异质数据自动配准困难的问题,本文提出了基于互信息的两种数据同名特征高精度自动提取的方法。首先,把点云数据生成中心平面投影的反射强度图像和基于RGB信息的彩色图像,应用点云彩色图像和数码光学影像的匹配,确定点云与影像的粗配准参数;然后,对反射强度图像进行特征提取,应用粗配准参数确定其在数码光学影像上的初始位置,应用互信息实现非同源数据的高精度匹配;最后,应用罗德里格矩阵和选权迭代方法计算高精度配准参数,生成三维彩色模型。试验证明,本文方法可以解决地面激光点云和数码光学影像非同源异质数据的配准问题,具有一定的研究和应用价值。     

基于Geomagic的复杂实体三维点云建模研究

研究了在Geomagic环境中通过三维点云数据重建三维实体模型的过程,详细介绍了复杂实体点云数据在Geomagic中点云数据处理的全过程,包括点云匹配、点云预处理、封装形成三角面、在多边形阶段破洞修补以及优化处理,最终生成了NURBS曲面。三维重建过程表明,在Geomagic中重建三维模型不仅效率高、精度高,而且软件易于操作。本文涉及的数据处理方法也可以用于三维激光扫描技术在数字矿山、数字城市中应用。     

Cyclone在数字校园三维激光点云数据预处理中的应用

为了高效获取精确的数字校园地形图的测量数据,通过Leica ScanStation P40对校园进行三维激光点云数据采集,并结合Cyclone中的去噪模型对点云数据进行去噪,利用“六自由度”方法和ID号对标靶进行拟合,在一定约束条件下完成点云数据的坐标匹配、拼接以及优化,得到统一坐标系下的点云数据。结果表明:优化后的点云数据精度可达到6 mm。可见处理后的点云数据能够满足数字校园地形图的高精度要求。     

最邻近曲面约束的近景光学影像与地面激光点云几何配准

提出一种以最邻近曲面为约束的近景光学影像与地面激光点云高精度配准方法。根据光学影像生成三维稀疏点云,以影像三维稀疏点邻近的激光点拟合的曲面为约束,结合共线条件方程建立影像三维稀疏点云与三维激光点云间变换模型,通过平差迭代解算实现光学影像与激光点云的高精度几何配准。该方法只需提供初始配准参数,无需对激光点云数据进行特征提取和分割,并且基于曲面约束有效地解决了两个点集之间难以精确确定同名点的问题。通过实际数据试验表明该方法能获得很好的配准精度。     

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。     

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。     

基于激光扫描和高分辨率影像的文物三维重建

提出一种新的激光扫描点云与数字影像结合的文物三维重建方法。利用格网板进行数码相机的标定获取影像的内方位元素；利用激光扫描数据，建立三角网物体表面模型；利用人工选取控制点，进行单片空间后方交会，获取影像的外方位元素；将三维表面模型投影到影像对象，利用影像匹配在现有的三角网内部继续通过影像匹配增加同名点，从而进行三角网的细分加密；最后通过OpenGL纹理映射建立带有逼真纹理的物体三维表面模型。     

点云的刚体运动参数估计方法的比较

点云配准是使不同视角下的点云数据实现正确拼接,解算三维空间刚体平移和旋转参数是点云配准中的核心问题。文中针对刚体运动参数求解问题,分析现有的奇异值分解法(SVD)、正交分解法(OD)、单位四元数法(UQD)、对偶四元数法(DQD)4种不同的估计方法,通过模拟实验及实例展开分析,探讨各自的优缺点及适用性,结合实例结果表明,对偶四元数求解刚体运动参数的总体性能最优,在实际应用中可以优先使用对偶四元数进行刚体变换参数求解。     

基于三维激光扫描点云数据的古建筑建模

针对传统古建筑数字化技术的不足和接触测量对建筑物造成"二次伤害",以西北民族大学蝴蝶厅异地重建项目为例,提出了一种结合三维激光扫描技术和现代测量技术以及本体思维进行室内外一体化三维建模的研究思路。首先给出了基于三维激光扫描技术的建模流程;其次,对点云数据处理和三维实体重建两个核心步骤,重点对点云数据的配准拼接、去噪简化和提取轮廓线、三维几何建模和纹理贴图等步骤进行详细论述。本体思维用于基于三维激光扫描的古建筑三维建模,可以有效指导古建筑构件分类建模,提高建模效率。结果表明:三维激光扫描技术适用于具有高复杂度几何特征的蝴蝶厅精细化、真实感建模,为西北民族大学蝴蝶厅古建筑文化遗产未来的开发、保护、维修、恢复重建与虚拟地理环境等提供高精度的数据基准。     

人物雕塑模型三维表面建模方法探究

三维激光扫描是一种通过激光测距方式实现三维物体表面空间数据获取的技术。本文介绍了一种利用三维激光扫描技术并结合相应软件对人物雕塑模型三维表面进行重建的方法。该方法通过三维激光扫描仪获取目标模型表面精确的点云数据,在对点云粗拼接的基础上进行精确拼接,以三角网的形式重构雕塑表面,并结合逆向软件进行纹理映射及其接缝处理以实现3D模型表面重建。结果表明,利用该方法可以实现对人物雕塑模型3D表面的快速有效重建。