多视激光点云数据融合与三维建模方法研究

基于特征基元的点云数据配准方法,利用控制点对机载与车载点云数据进行概略匹配,构建了顾及梯度与颜色特征及特征组对的特征点匹配算法模型,根据拟合平面特征解算平移和旋转变换参数,实现了机载与车载点云数据的精确配准,并在此基础上建立了多角度点云数据融合的房屋顶部和立面特征提取、点云数据与光学影像纹理信息匹配的技术流程,实现了建（构）筑物三维精细建模,并通过实例验证了本文所提方法的有效性。     

面向三维城市建模的多点云数据融合方法综述

多细节层次的三维城市模型是数字城市和智慧社会的关键空间数据基础设施,从基于稀疏点线特征的交互式半自动化建模到基于密集点云的自动化智能化建模已经成为国际学术界和工业界的热点前沿。由于立体城市空间结构的复杂性,多类型、多站点和多时相的点云数据融合处理是三维城市建模的基本途径,其基本思想是将具有不同视角、密度、精度、尺度、细节、时间历元等特征的多点云数据进行一致性融合表达与集成处理,建立可直接面向计算分析的智能化表达的多点云模型。归纳总结了多点云数据的主要特点,针对时空基准与精度、尺度、语义3个层面的一致性处理,分析了多点云数据融合的主要发展趋势,并凝练了面向三维城市建模的多点云数据融合关键问题。     

三维激光点云自动化建模思路探索

点云数据自动化应用时,尤其是三维自动化建模过程中,传统的点云自动化处理技术难以实现。点云自动化建模是一个复杂的过程,涉及对象识别、点云处理、参数化建模等多个领域。本文结合三维激光扫描技术,针对不同的项目和应用方向对三维模型成果的不同需求,对现阶段各个行业和方向的三维模型成果及构建方法进行了汇总和分析,进一步提出了3种三维激光点云自动化建模的新思路和可行性分析,并分析了自动化建模思路的优势和应用方向。     

基于三维激光扫描点云的逆向建模

本文使用三维激光扫描仪对北京观音堂燃气场站进行扫描,通过对扫描点云的拼接、去噪、抽稀、裁剪,然后使用Revit和Design X两种软件对场站进行逆向建模,分别建立了观音堂场站模型,再使用Geomagic Control软件定量分析两种软件建立模型的精度,并对比分析这两种软件建模的优劣,为以后在燃气管理系统中应用提供指导。     

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。     

无人机影像点云与地面激光点云配准的三维建模方法

地面激光扫描仪(Terrestrial Laser Scanner,TLS)能够快速地获取高大建筑物侧面点云数据,但较难获取其顶部点云数据。无人机(unmanned aerial vehicles,UAV)通过搭载五镜头倾斜摄影相机,能在短时间内获取高大建筑物的顶部影像,并基于摄影测量原理生成建筑物顶部的三维点云。文中针对高大建筑物的三维建模,首先通过UAV影像构建三维点云信息,然后将UVA影像点云与TLS点云数据进行配准后构建其三维模型。以云南师范大学呈贡校区武之楼为例,分别采用单一源的两种数据进行三维建模,并与两种配准后的数据进行三维建模作比较,实例结果表明,配准后的数据建模更完整,效果更好,能更完整地表现出建筑物的信息。     

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。     

利用点云数据进行三维可视化建模技术研究

依据三维激光扫描仪的工作原理,阐述点云数据处理、数据提取与快速建模的全过程工作原理。以某一建筑物扫描为例,先获取其点云模型数据,并对点云数据采取不同的方法进行拼接处理,且对因拼接方法不同而产生的误差进行比对分析,选取出最优的拼接方法;然后对点云数据进行合并、去噪等处理;最后使用建模工具从点云数据模型中获取建筑物的各立面线划图,完成快速精准的三维可视化建模。     

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。     

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...     

3D Hough Transform在激光点云特征提取中的应用

近年来,激光扫描测量技术得到了迅速的发展和广泛的应用,激光点云数据处理成为当前计算机科学和测绘科学等领域的研究热点。特征识别在图像数据处理中占有重要地位,在三维激光点云数据处理中,特征可以用于多站数据拼接、大数据量的简化压缩及建模,因此对特征的提取同样具有重要的研究价值。Hough变换最初用于二维图像的直线提取,后来被广泛应用于二维图像的特征识别,但其运算量极大,并且直接运用到三维可能会导致错误识别等问题。本文根据三维点云特征提取的需要,通过对二维和三维标准Hough变换的介绍和分析,结合激光点云数据处理特点,提出了一种依据法向计算结果进行Hough变换的新方法,该方法不仅能识别平面特征,还可将类似墙角等特征突变点进行有效分离,以便进行轮廓提取等操作。对模拟数据和激光扫描仪实测数据分别进行处理,平面提取的有效率和正确率达到要求,从而证明该方法能够满足点云中特征提取的需要。     

车载激光扫描的三维道路自动提取方法

车载激光扫描系统获取的复杂道路环境点云数据量大、目标复杂,难以有效提取出道路的点云。本文通过分析扫描线上激光点云的空间分布和统计特征,提出一种适用于复杂道路环境的道路点云自动提取方法。该方法首先根据点的扫描角度或GPS时间信息提取扫描线;利用移动窗口法进行高程滤波,提取地面点云,然后采用基于路坎模型的移动窗口法提取路坎点;利用局部区域相邻扫描线的相似性特点,对提取的路坎点云进行跟踪和优化;最后利用优化后的路坎作为道路的边界实现道路路面精确提取。经过实验和分析,该方法不仅适应于有固定道路宽度的结构化道路提取,同样适用于无固定宽度的复杂道路提取。     

基于点云数据的文物精细建模

以天安门华表的激光扫描为例,通过对点云数据的多视点拼接、三维构网、纹理映射、数字展示等数据处理技术的研究,提出一种改进的内业技术流程,以解决精细建模过程中的一些技术难题。     

多站拼接后三维激光扫描点云的消冗处理

针对多站地面激光扫描数据拼接后在扫描重叠区内的重复采样点带来数据冗余的问题,提出一种在不降低原始扫描采样密度的前提下,对冗余点云进行消冗处理的方法。该方法首先对拼接后的点云建立立方体格网索引,再对所有采样点按k邻-近结构进行组织,然后在k-邻近组织的数据中进行遍历,依据采样点间距是否小于给定的阈值确定是否删除某一采样点。对多站扫描的建筑物点云拼接数据进行消冗处理,验证了本方案的有效性。     

基于移动激光扫描点云数据和遥感图像的建筑物三维模型快速建模方法

建筑物的三维建模是城市三维建模和可视化的重要组成部分。本文提出一种基于点云数据与遥感图像的建筑物三维模型快速建模方法。首先,运用改进的RANSAC法从点云数据中提取建筑立面,根据立面区分平顶建筑与人字形屋顶建筑;在此基础上,进一步对建筑物的高度进行提取;之后,利用区域增长法从遥感图像中提取建筑物屋顶轮廓,利用形态学方法对提取出的轮廓进行规则化处理,并基于Freeman链码提取轮廓角点,得到规整的轮廓;最后,根据提取出的建筑高度属性对屋顶轮廓拉伸并进行纹理映射,实现对建筑物的三维重建。通过实例证明,提出的方法能快速、高效地实现建筑物三维模型的重建。     

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。