建筑点云几何模型重建方法研究进展

从大规模机载点云中重建几何精确、拓扑正确、语义丰富且屋顶遵循LoD3规范的建筑几何模型是当前机载点云建筑建模的难点和重点。为此,根据建筑几何建模思想,将国内外相关建筑点云建模方法分为5类建模体系,并对每一类体系中的代表文献进行了深入的综述和剖析。在此基础之上,提出当前机载点云建模算法存在的一些共性问题,并给出可能的解决方案及几何建模发展的趋势和后续潜在的研究方向,为完善机载点云建筑重建理论,发展更智能的建模算法,构建更高质量的建筑模型库,提供一定程度的参考和借鉴。     

基于点云的建筑立面模型快速重建

顾及建筑立面部件的语义信息、先验知识及其分布特征（如对称性、重复性）,提出了一种从点云快速重建建筑立面模型的方法,阐述了其基本思想及工作流程,该方法适当引入了人工交互及诱导,再辅之以自动搜索及识别算法,能够显著提高建模速度。实验证明,算法具有较高的可操作性及生产效率。     

基于不完整点云数据的3D柱状模型快速重建

在对古建筑仿真的特点和柱状目标重建中存在的技术问题进行充分地分析基础上,提出了一种基于不完整点云数据的3D柱状目标重建算法,并给出了算法的基本思想和实现方法。实验表明:算法对激光点云中的柱状目标探测和重建,具有良好的稳定性和较高的效率。     

地面激光雷达点云数据乔灌分离方法研究

针对当前基于地面激光雷达点云数据的乔灌分离方法在不同环境中很难准确地实现分离的问题,提出了一种粗分离和精分离相结合的方法：先对点云数据进行预处理;结合法向量和支持向量机对此进行粗分离;利用RANSAC算法拟合圆柱、结合格网点云数标准差变化筛选乔灌,以及基于点云数标准差的自适应DBSCAN进行最终的精分离。选取了8块不同生长环境的样地进行测试,其乔木提取株数准确率均高于93%。实验结果表明：该方法能够实现不同环境下的地面激光雷达点云高效准确地乔灌分离,并与现有的传统方法相比,其精度和效率更高、普适性更强,为后续植被参数、林木株数准确提取奠定了基础,具有广泛的应用前景。     

异形建筑的无人机点云与地面三维激光扫描点云配准

高耸的异形建筑适合用三维激光扫描仪进行测量建模。但在实际运用中,地面三维激光扫描仪因视角受限,会导致点云模型缺失。而无人机倾斜摄影点云虽较为完整,但底部较差且精度较低。将两种点云模型进行配准,可完善单一点云模型的不足。但两者配准的难点为两种点云模型的精度、密度、尺寸的差别和两种坐标系存在任意角度的偏差。针对这一难点,本文论述了点云配准的流程,介绍了两种点云的配准参数及计算方法,选择两种点云的重叠部分进行高精度同名区域的划分,在同名区域中选取同名特征点对同名区域进行配准。选取某异形建筑天宝阁进行试验,对比分析了本文方法,验证了本文方法的有效性。     

点云数据制作地面模型初探

着重阐述了利用点云数据,以TerraScan为平台,通过对点云的粗分类及细分类制作DEM的过程。     

改进的分层点云数据压缩算法

针对传统点云压缩算法主要对小型物件的小数据量精细点云进行压缩,在大型地物的海量数据压缩方面存在压缩时间长、效率低的不足,提出了一种改进的分层点云数据压缩算法。基于大型地物点云空间结构特点将分层压缩算法的速度优势和距离压缩算法的高效优势相结合,解决了传统压缩算法在大型地物点云压缩方面的不足,实现了海量点云的快速高效压缩。西安市大雁塔三维激光点云压缩实验结果表明:该算法可以快速地完成海量点云的压缩,较之传统压缩算法极大地缩短了压缩时间,提高压缩效率。     

面向室内场景点云的对象重建

针对当前逆向工程中对象提取及模型重建效率较低的问题,提出了一种面向室内场景点云的对象重建方法。首先构建直通滤波器,采用改进的RANSAC算法剔除非对象点云,然后根据欧氏聚类提取算法分割出各个对象点云,最后基于α-shape理论批量重建出对象模型。试验结果表明,该方法能够从散乱的室内场景点云中快速、自动地重建出代表真实对象的三维模型,具有较高的实用价值。     

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.     

三维激光点云联合无人机影像的古建筑重建

古建筑保护是当下测绘领域的热点研究课题,非接触测量是克服传统方法数字化不足、容易造成"二次破坏"的有力举措。本文以哈尔滨红霞街99号外侨私邸为例,提出了一种将三维激光扫描技术和无人机航测技术相结合进行古建筑重建的研究方案。基于三维激光扫描仪和无人机获取的古建筑内外点云数据和影像数据,利用点云数据生成正射影像并绘制平、立、剖面图,创建三维模型,最后以实地量取的建筑物尺寸数据为参考分析得出图纸和模型误差。结果表明：利用三维激光点云联合无人机影像能够高效地进行建筑图纸恢复,创建高精度精细化的三维模型,为古建筑保护提供了一种全新的思路。     

基于地面三维激光扫描数据的快速建模

三维激光扫描技术具有速度快、精度高、自动化程度高并且不与物体直接接触等诸多优点,现已应用于古建筑保护、数字城市、工业生产、地形测绘等不同领域。本文利用地面三维激光扫描仪对校内樱花园手形建筑物进行扫描,获取该目标物的点云数据,并对获取的点云数据进行拼接、去噪处理。同时,利用点云数据处理软件Geomagic对目标物进行快速的三维模型重建并达到了预期的效果。     

地面三维激光扫描系统现状及发展评述

介绍了地面三维激光扫描仪的工作原理、特点以及目前国内市场上主流地面三维激光扫描仪的性能指标,分析了其中存在的问题;进一步指出当前地面三维激光扫描仪硬件系统研制和数据处理中亟待解决的问题,以期对国内用户在仪器选型和使用时提供帮助,对我国地面三维激光扫描仪硬件系统研制和数据处理软件开发提供借鉴和参考。     

基于移动LiDAR点云数据的室内全要素三维重建

精确的室内三维模型在古遗产保护、公共场所的精细化管理和室内导航等领域有着重要作用,而激光雷达正被逐步应用到室内三维重建中。文中采用移动激光雷达对室内所有附属设施进行高精度激光扫描,得到融合CCD影像色彩信息的彩色点云数据。给出室内全要素三维重建的技术流程,并利用Autodesk CAD等三维建模平台对点云数据进行有效处理,最终得到高精度且带有大地坐标的室内三维模型。实验结果表明,采用移动激光雷达能快速获取高精度的室内三维点云数据。通过文中提出的流程,可快速得到真三维、真尺寸、真纹理的室内全要素模型。     

单体建筑物点云数据的CSF净化处理

从场景整体点云数据中提取单体建筑物的点云是建筑物单体三维建模的基础。然而,现有点云提取方法在提取建筑物点云数据时往往包含部分植被、地面等非建筑数据点,不利于建筑物对象建模。针对该问题,本文提出使用CSF方法对初步提取的建筑物点云数据进行净化处理。该方法首先将场景点云数据投影生成点云图像,根据图像特征初步提取单体建筑物点云数据;然后对获得的单体建筑物点云数据采用CSF方法进行净化处理,可以获得较为纯净的单体建筑物点云数据。本文以南京师范大学仙林校区部分区域为研究对象对该方法进行了验证。结果表明,该方法可以较好地对建筑物点云数据进行净化,得到较为纯净的单体建筑物点云数据,为基于点云数据的建筑物单体模型构建打下了良好的基础。     

利用三维激光点云重构建筑物模型

随着三维激光点云数据获取能力的提升,基于三维激光点云进行建筑物模型重建与立面测绘成为工程应用中常用的方法。三维激光点云数据能够体现建筑物丰富和直观的细节信息,然而海量数据处理给建筑物模型构建带来了极大挑战。本文通过对建筑物的三维激光点云数据进行横切得到建筑物轮廓点,并采用基于遗传算法的TSP算法对轮廓点进行处理以获取建筑物各立面的方程系数,最终实现建筑物模型的构建和获取详细的建筑物立面数据。试验结果表明,此方法可以较好地实现LOD1级建筑物模型的构建,进而为更高(LOD3)级别的建筑物模型构建提供依据。     

一种基于三维激光扫描技术的快速建模方法

针对传统文物三维模型建模方法存在建模时间长、工作量大、经费花费多等问题,提出了利用Z+F 5010C三维激光扫描仪采集点云及全景照片,通过彩色点云直接拟合生成模型的方法。试验结果表明,该方法制作模型能够体现纹理细节,其质量与扫描仪距扫描主题距离成反比,且与全景照片质量息息相关。本文提出了在保证点云密度的前提下,通过提高全景照片的方式来提高建模质量的思路,为以后研究提出方向性参考。     

关键点检测的复杂建筑物模型自动重建

利用机载LiDAR点云数据进行建筑物重建是当今摄影测量与遥感领域的一个热点问题,特别是复杂形状建筑物模型的精确自动构建一直是一个难题。本文提出一种基于关键点检测的复杂建筑物模型自动重建方法,采用RANSAC法与距离法相结合的分割方法自动提取建筑物屋顶各个平面的点云,并利用Alpha Shape算法提取出各个平面的精确轮廓,根据屋顶平面之间的空间拓扑关系分析建筑物的公共交线特征,在此特征约束下对提取的初始关键点进行修正,最终重建出精确的建筑物3维模型。选取不同类型复杂建筑物与包含复杂建筑物的城市区域点云进行实验,结果表明该算法具有较强实用价值。     

基于AgisoftPhotoscan的图像三维重建及精度研究

通过普通相机获取图像信息,计算三维空间物体的几何信息,重建和分析物体的基本原理;了解图像处理软件Agisoft Photoscan的工作流程,并设计实验;通过未检校的普通数码相机对某雕塑头像和亭子进行拍摄,使用Agisoft Photoscan软件对图像进行处理,得到三维点云数据,进行物体三维重建,验证三维重建的有效性;通过提取和实测预设对比点的三维坐标值,求取误差,验证在百幅以内的图像建模误差在1cm以内。此方法可应用到表面复杂的异形物体建模中。     

机载激光雷达数据的建筑物三维模型重建

机载激光雷达技术可以快速获取建筑物高精度高密度的三维空间信息.文章提出一种建筑物三维模型重建方法,该方法利用栅格数据使用RANSAC算法提取建筑边界上的长线段,采用规则化策略获取建筑轮廓;在模型生成阶段,基于原始点云和屋顶拓扑关系约束,获取屋顶间的交线和交点,并结合已得到的建筑边界、屋顶间交线和交点获取三维建筑模型.实验结果表明,该方法思路清晰、科学可行且适用性强,提取的建筑边界和模型垂直精度高.