三维激光扫描仪的任意方向角度分辨率模型研究

提出了截止频率曲线的概念,给出了点云任意方向的瞬时视场角计算模型和点云平均有效瞬时视场角评价模型,并利用平均有效瞬时视场角模型对9款三维激光扫描仪进行分类,结论对如何求解点云任意方向的角度分辨率和整体角度分辨率具有指导意义。     

地面三维激光扫描点云分辨率研究

分辨率决定了从点云中提取目标细节的能力,可分为平面分辨率、距离分辨率和强度分辨率.分析了在分辨率中起主导作用的平面分辨率的主要影响因素,得出了计算平面分辨率的理论公式并通过实验验证了其正确性,对地面三维激光扫描实际应用具有指导意义.     

地面三维激光扫描的系统误差模型研究

以地面三维激光扫描的观测方程为基础,建立地面三维激光扫描的系统误差模型,利用空间坐标转换的方法实现系统误差模型的整体解算,最后以脉冲式地面三维激光扫描仪为例进行试验,并对系统误差进行解算,验证系统误差模型的正确性。     

全站仪模式获取三维激光扫描点云数据方法研究

结合传统测量理论的基础方法和三维激光扫描作业的先进方式,通过实例验证比较和数据分析来详细阐述采用全站仪模式作业获取三维激光扫描点云数据的方法可行性。     

地面三维激光扫描系统内外业一体化研究

为了提高地面三维激光扫描系统作业效率及成果质量,以RIEGL VZ-400地面三维激光扫描系统为研究对象,介绍了扫描系统的主要组成和工作原理,推导了系统的数学模型;分析了扫描系统内外业一体化作业流程,提出了提高系统测量精度、作业效率和成果质量建议;对天安门广场华表古建筑进行了三维扫描测量实验,给出了数据采集、数据处理和模型重建的基本方法和结果;实验结果真实细致的反映了华表的三维形貌和纹理特征。     

基于地面三维激光扫描数据的建筑物三维模型重建

用三维激光扫描技术获得的点云数据可构建建筑物的整体点云模型,同时可根据点云模型进一步生成三角网模型、实体模型。结合实际工程阐述构建模型的方法,同时对建筑物模型的作用作简要分析。     

地面三维激光扫描点位精度评定

通过建立高精度控制网作为室外检校场,借助标靶对Leica ScanStation2型三维激光扫描仪进行实地测试,并对达到的点位精度进行分析与评定,得出该仪器扫描距离为40 m、80 m时,点位精度分别为±4.7 mm和±6.3 mm.研究结果可为三维激光扫描技术的进一步应用提供经验和借鉴.     

基于地面三维激光扫描的精细地形测绘

对陡崖、峡谷等复杂危险地形,传统地形测绘方法常常束手无策,三维激光扫描技术数字化、精确、快速、不接触的特点正好可以解决这类问题。介绍三维激光扫描技术的基本原理,以某工程局部地形测绘为例,详细说明应用地面三维激光扫描技术实现精细地形测绘的方法及流程,并归纳总结目前该技术用于地形测绘中需要解决的问题。     

地面三维激光扫描技术在建筑立面图制作中的应用

为解决传统测量技术获取建筑数据效率低,数据不够精确且无法准确体现建筑立面现状的问题,提出了将地面三维激光扫描技术应用于建筑立面图的数据采集、处理及立面图生成方法。根据三维激光扫描特点、现场情况及立面图的要求,设计出自由设站的数据采集方案。经过点云特征配准,生成建筑点云模型并快速完成建筑立面图的制作。结合北京市某大街建筑物立面测绘工程,将该技术流程应用于实践。结果表明利用三维激光扫描技术可以提高建筑现状数据采集效率,保证数据质量,降低数据处理的复杂程度,能够快速、精确地绘制建筑物立面图。     

基于EPS平台的地面三维激光扫描点云数据处理方法探讨

三维激光扫描技术是通过大量密集的扫描点,以模拟形式体现目标实体对象表面丰富的形体信息,不能获取的点云数据直接读取目标对象的矢量化信息,并进行点云数据处理。笔者在工作中,以EPS2008软件平台为基础,利用VBScript脚本进行二次开发,实现了点云数据分层提取、点云线状地物提取、点云特征轮廓提取、点云数据断面提取和点云高程提取等功能。本文针对已经实现的功能进行探讨,指出每种方法的特点和应用范围。     

点云角度分辨率精度评定

角度分辨率是决定点云目标细节提取能力的主导因素,角度分辨率模型是由平均调制传递函数AMTF模型推导而来,AMTF模型受采样间隔AMTFS模型、光斑大小AMTFb模型和量化精度AMTFq模型共同影响,通过分析采样间隔和光斑大小的误差因子,推导采样间隔和光斑大小精度评定公式。根据AMTF模型与采样间隔和光斑大小的关系式,对AMTF模型进行线性化;依据误差传播规律详细推导了截止频率的中误差,并利用截止频率与角度分辨率的关系,实现了角度分辨率的精度评定。     

基于地面三维激光扫描仪点云数据的去噪算法研究

原始三维激光点云数据中存在由于仪器本身、外界环境、实体表面特征等因素导致的噪点,严重影响点云质量以及后处理效果。针对地面三维激光扫描仪原始激光点云数据的去噪问题,本文进行了3种有序点云去噪算法的研究,并采用VC++编程语言进行算法的功能实现,最后选取某区域单站地面原始三维激光点云数据进行实验分析,总结了各算法的优缺点及适用条件。     

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。     

地面三维激光扫描仪在桥墩垂直度测量中的应用

桥墩垂直度是影响桥梁安全的一个重要部分。现有全站仪测量垂直度的方法作业效率低、作业环境危险;且对高桥墩、大仰角垂直度测量较困难。提出将地面三维激光扫描仪应用在圆柱形桥墩垂直度测量中,利用分层切片拟合桥墩中心线的方法,计算桥墩垂直度。采用的分层切片拟合法较整体拟合方法建模精度高,更能准确测量桥墩垂直度;同时该方法对不同形状的桥墩同样适用。实验结果表明,这种方法与全站仪测得的垂直度相比在误差范围以内,该方法在桥墩垂直度测量中具有一定可行性。     

Spectral Filtering and Classification of Terrestrial Laser Scanner Point Clouds

A method is presented for filtering and classification of terrestrial laser scanner point clouds. The algorithm exploits the four-channel (blue, green, red and near infrared) multispectral imaging capability of some terrestrial scanners using supervised, parametric classification to assign thematic class labels to all scan cloud points. Its principal advantage is that it is a completely data-driven algorithm and is independent of spatial sampling resolution since the processing is performed in four-dimensional spectral feature space. Its application to two data-sets of different spatial extent and spatial and spectral complexity is reported, for which respective overall classification accuracies of 87·0% and 82·0% were achieved. Analysis of the input data with emphasis on the characteristics pertinent to the anticipated outcomes precedes detailed analysis of the classification results and error sources and their causes. Erroneously classified points are attributed to radiometric errors stemming from both detector hardware and physical effects.     

基于球面投影的单站地面激光点云直线段提取方法

由于激光点云离散分布于三维空间,导致特征计算困难,目前针对地面激光扫描点云的直线提取方法普遍存在计算量大、提取错误、或适应性不足等问题。本文提出了一种基于球面投影的单站地面激光点云直线段提取方法:首先将三维点云投影到球面上,球面投影后的三维点云保持了正确的邻接关系,同时也解决了三维数据计算量大的问题;然后,利用球面霍夫变换,正确提取球面投影后点云中的直线段特征;最后,利用稳健的直线拟合算法计算点云中的三维直线段参数。通过对室内室外场景数据的直线段提取试验及与商业软件Geomagic Studio等方法的对比试验,验证了本方法的正确性、适用性和准确性。     

一种三维激光扫描点云拟合的抗差加权整体最小二乘法

针对三维激光扫描中点云不等精度且易受粗差影响的问题,提出了一种基于入射角定权的抗差加权总体最小二乘的拟合方法。该方法在采用入射角定权的基础上,进行基于标准化残差和中位数的抗差加权整体最小二乘估计,获得待定参数估值,并通过Gauss-Newton迭代算法,推导了模型的迭代计算方法。以平面拟合和球面拟合为例,分别通过仿真数据和实测数据对算法进行验证,结果表明,对于含有粗差的点云,新方法可以获得更为理想的参数估值,其性能优于抗差整体最小二乘和加权整体最小二乘,可以更好地进行三维激光扫描的点云拟合。     

地面固定式激光扫描点云中建筑物墙面信息的识别提取

地面固定式激光扫描系统能够获取大面积高分辨率的被测对象表面三维数据,本研究通过对固定式LiDAR激光数据做初分类,从地面点中粗提取具有少量噪声的建筑墙面数据,然后利用平面区域分割算法和立面约束条件提取建筑物墙面数据。在对两份固定式三维激光扫描点云的实验中,通过对不同分辨率的数据利用本文所提算法都取得了较好的墙面提取效果,实验证明了该方法的有效性。     

地面三维激光扫描仪的分类与应用

从初识者的角度介绍了地面三维激光扫描仪的分类及其在工程应用中的基本步骤,指出了系统存在一些不足,为用户能客观的认识和选择提供依据。