无序三维点云重建技术研究

如何对海量三维点云数据进行快速三维重建是三维场景重现中关键的问题。本文从项目出发,对采集的无序点云提出根据内容进行重建,对非关键区域进行数据压缩,将压缩后的数据与关键区域的数据放在一起进行三维重建。试验结果表明,该方法能完整地呈现三维场景中的地物,同时也能减少三维场景重建的时间,可以为类似的三维重建提供一定的参考依据。     

基于立体像对与SFS相结合的三维重建研究

为解决立体视觉中非边缘区域及阴影区域匹配误差较大、非重叠区域无法重建三维等问题,将单幅影像三维重建技术(Shape From Shading,简称SFS)和立体视觉结合起来。利用SFS重建的深度信息作为特征点匹配的相似性测度以提高特征点匹配精度,对影像采用分区重建的方式,特征点采用立体视觉方式获取高度值,非特征点区域采用FSM-SFS方法进行三维重建。实验证明,深度匹配可避免透视收缩造成的匹配失效问题,提高特征点匹配精度,可有效解决立体视觉中对于光滑及缺乏纹理的区域重建困难的问题。     

利用三维激光扫描技术进行工业设备三维重建及变形分析

提出一种应用三维激光扫描技术对大型复杂工业设备通过三维重建进行变形监测的新方法。首先,应用三维激光扫描仪对工厂设备进行扫描,把扫描得到的多站数据进行拼接,得到完整的点云模型;然后应用三维重建软件对点云模型进行一维实体模型重建。最后,应用三维重建模型和点云模型制作出检测位置的剖面图和平面图,通过与原始数据的对比,检测工业...     

三维激光扫描技术在1∶1万地质灾害详细调查中的应用——以河北邢台峡谷群国家地质公园为例

利用三维激光扫描技术对河北邢台峡谷群区域的地质情况进行点云数据采集,利用三维点云处理软件对采集到的地质三维点云进行处理和分析得到剖面、立面数据,为当地地质管理部门提供有利的预防数据。     

融合多源测量数据的钟乳石三维建模方法

在岩溶洞穴的旅游开发中,传统的地形图无法描述洞穴内部的钟乳石等细节,难以满足溶洞开发中的规划、设计及施工要求。本文以某中型溶洞的三维重建项目为例,提出了一种以三维激光扫描数据为主、多基线近景摄影测量数据为辅的多源数据融合的钟乳石三维重建方法。首先,完成了多源数据的融合配准,其次,对配准后的数据进行了模型重建并利用多种不同方法进行空洞区域修复对比试验。试验结果表明,该数据融合方法有效补充了三维激光扫描数据在空间狭小区域的盲区,提高了三维模型的精细程度,对岩溶洞穴的开发、保护、三维重建与可视化等有一定的参考意义。     

基于VTK的点云数据三维重建

三维激光扫描技术又被称为实景复制技术,点云数据的三维重建是实现实景复制的关键,是当前的研究热点。本文主要研究了基于VTK的点云数据三维重建方法。首先介绍了VTK和三维重建方法;然后以VS2010为开发平台,引入VTK,实现了点云数据的α-shape重建、基于轮廓线的重建和PowerCrust重建。试验结果表明:α-shape重建结果的质量取决于参数α的取值;基于轮廓线的重建效率高,可以处理海量点云;PowerCrust重建结果质量高,但是效率低。     

基于三维扫描数据的面分割空间三维重建方法

随着三维扫描仪的问世，针对如何处理体现三维空间位置关系的扫描图像，最终可实现三维重建的问题．本文根据三维扫描仪的技术特点，提出了基于三维扫描数据的面，分割三维重建的方法，即依据各点在空间坐标上的共同特征，采用整体平差拟合平面进行面分割，进而建立三维空间重建模型．该方法能够突出扫描物体的三维特征，实现扫描数据的纠错与恢复，并为进一步进行扫描图像的配准拼接，最终实现扫描物体三维重建创造了有利条件。     

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。     

勘探线剖面图从二维转化为三维算法

用勘探线剖面图结合钻井与其他资料进行地质模型三维重建是三维地质建模的重要方法。其中勘探线剖面图从二维坐标系向三维坐标系的转换是三维建模的一个重要环节。针对当前勘探线剖面坐标转换过程中勘探线上钻孔并不总是布置在一条直线上(弯折勘探线)的特点,该文提出了一种构建弯折三维剖面的方法。该方法首先由剖面线的起点、终点以及勘探线上钻孔孔口点作为转折点构建三维折勘探线剖面框架;然后将二维剖面图上分段转换剖面上要素点的二维坐标到三维空间,并对跨越剖面转折点的长边添加转折控制点;最后以青海某煤田勘探区的二维勘探线剖面图数据为例,利用该勘探线剖面坐标转换算法,实现了二维勘探线剖面图到三维勘探线剖面图的转化,结果表明三维剖面上保持了原二维剖面所表达的地质模型的几何形态。     

近景图像序列线特征约束的建筑物立面重建

针对单纯利用近景图像序列点特征进行建筑物立面重建存在的问题,该文提出一种线特征约束下建筑物建模方法。首先利用运动恢复结构技术恢复相机参数和空间点云数据,并在此基础上利用多视图立体方法生成三维稠密点云;然后对图像序列进行基于梯度方向的边缘检测及顾及方向和长度的直线特征拟合;再利用多约束条件实现直线特征匹配及提取;最后基于三维点、线特征实现建筑物立面的三维重建。实验结果表明,该方法能有效利用近景图像序列点、线特征的优势互补重建建筑物的几何立面,更好地恢复建筑物立面的轮廓信息。     

3D GIS支持下的城市地质调查

阐述了3D GIS和城市地质调查的概念和理论,在3D GIS技术支持下开展了天津市城市地质调查工作,建立了真三维地质结构并模拟了地铁2号线开挖模型,清晰、准确和形象地反映了天津市复杂的城市地质构造形态,为城市安全、地下空间开发提供了核心解决方案。     

一种基于无人机序列图像的地形地貌三维快速重建方法

提出了一种基于无人机序列图像的地形地貌三维重建方法,该方法采用Harris特征点和SIFT特征向量来提取图像特征,实现图像配准;采用准透视投影模型和因子化方法对未标定的图像序列进行自动标定;通过高效次优解三角化方法获取三维点云坐标;通过准稠密化扩散算法对三维点云进行稠密化;采用捆绑调整算法提高了空间三维点云的精度;采用Possion表面重建方法对三维点云进行了网格化处理.本文为无人机序列图像的应用提供了一个新的思路,拓展了无人机的应用空间.     

一种基于GTP的复杂地质体真3维

在总结分析现有复杂断层及倒转褶皱3维建模方法的基础上,提出一种基于广义三棱柱（GTP）的3维交互建模方法（岩柱体分区RPBP建模法）。文中定义了岩柱体、界限三角形两个重要概念,RPBP法可以通过构建断层界限三角形,将复杂断层系转化为多个简单断层系,然后采用构建简单断层系模型的方法来实现复杂断层系的3维建模;而对于倒转褶皱,RPBP法则通过构建褶皱轴界限三角形避免数据局部重复和冲突,使GTP建模过程得以顺利进行。实验表明,该方法能便捷可靠地实现含多断层相互切割、倒转褶皱等复杂地质体的真3维建模。     

基于GIS和3dsMax的3维地质场景建立与可视化研究

提出一种基于ArcGIS和3dsMax的3维地质场景建立与可视化方法。其主要原理是：首先利用ArcMap矢量化水平地质构造剖面边界;其次,利用3dsMax及其嵌的脚本语言分别生成水平地质剖面和钻孔数据的3维立体模型;然后,利用Max脚本绘制了3维地质剖面,建立了3维地质场景并实现其可视化。该方法具有简单、快速和直观的优点,可以推广应用于地学研究和工程应用等相关领域。     

三维点集的自动表面重构算法

提出了一种基于透视约束利用离散三维空间点重建三维表面模型的方法，该方法充分利用摄影测量以及激光扫描等三维测量技术中隐含的透视关系．将离散点划分到不同的投影面，在局部利用二维三角网构网技术构建三角网．然后在考虑局部三角网边缘一致性的基础上组合成整体三维表面模型。该方法可以利用近景摄影测量处理产生的三维景物点或激光扫描仪采集的三维空间点自动构造三维表面模型．重建物体三维表面。实验结果表明．该算法是有效的。     

基于三维激光扫描数据的地铁隧道断面测量

地铁主体施工完毕后为了对线路进行调线调坡,需要对地铁隧道进行断面测量,三维激光扫描与常规测量方法相比具有非接触式测量,可高密度采集空间三维点云数据等特点,为地铁断面测量提供了新的途径。本文基于Leica Scanstation 2扫描仪分析了三维激光扫描点云数据采集步骤和数据处理流程,阐述了基于点云数据的地铁断面测量方法,分析了三维激光扫描技术在隧道断面测量中应用的可行性。研究结果表明,这种高密度、高精度的隧道断面能够满足地铁调线调坡等方面的技术要求。     

地质及巷道集成3维模型的研究与应用

针对目前地质和巷道独立建模给矿井灾害救援带来的问题,建立了基于面模型的多层3维地质与巷道集成模型,并结合可视化技术为救援决策提供可视化的技术支持。研究了复杂地质体的3维模型和巷道3维模型的关键技术,并给出了基于多层3维地质建模及基于巷道断面构建3维巷道模型的实现方法;最后结合3维巷道网络的弧-节点模型与地层岩性、节点相互关联的拓扑关系,实现了二者的集成建模。在此基础上,采用启发式路径搜索的A~*算法,实现了应急救援路线的智能快速选择。这种集3维地质模型、巷道模型为一体的可视化系统对于矿井的事故救援或定位事故发生地点具有很强的实用性。     

基于剖面拓扑推理的三维地质体重建方法

In order to solve the dynamic reconstruction and local updating problem of three-dimensional geological solids, topology reasoning is used for three-dimensional geological modeling. This can advance the level of the corresponding section automation in implementing the 3D geological solid dynamical reconstruction by the construction of and reasoning on topology on the 3D curved surface. This method has been successfully used in the Nanjing city geological modeling and the Zijin gold mine modeling. The results prove that this method adapts to coplanar section and noncoplanar section data, and improves the efficiency of 3D geological modeling.     

三维显示中的DTM数据简化算法

提出了一种将图形生成技术与图像处理相结合,对DTM数据进行最优三角划分的简化DTM数据的算法。依据一定的分辨率条件,将DTM数据转化到二维图像空间,找到它的局部特征点,并将二维空间的特征点利用Delaunay剖分三角化,再映射到三维空间,从而在简化数据的同时,得到一个满足保真性要求的TIN模型。最后实验验证了算法的有效性。     

融合激光扫描和多视图影像的模型重建技术

针对在复杂的扫描环境下,三维激光扫描点云数据容易缺失、噪点多,点云预处理难度大且效果不理想,进而影响后期模型重建精度和效率的问题,该文对融合三维激光扫描和多视图影像重建两种技术进行了研究,提出了一种全新的快速精细化模型重建方法。结合某工程实例,基于分块建模的思想,运用该方法完成了数字三维模型的重建工作。实验结果表明,该方法可以建立高精度的三维模型,并在很大程度上提高了建模的效率。