地球空间信息相关论文摘要

面向全时段查询的移动对象时空数据模型研究,基于非量测相机的复杂物体三维重建,机载激光扫描测高数据分层迭代选权滤波方法及其质量评价,基于GIS的地震滑危险性的模糊评价研究,基于北斗卫星的车辆组合导航系统开发.     

基于数字全息显微的海洋浮游生物三维形貌快速重建方法研究

针对海洋浮游生物实时探测中,三维形貌特征难以快速获取的问题,本文提出了一种海洋浮游生物三维形貌快速重建的方法。基于离轴菲涅尔数字全息显微系统,通过改进相位恢复方法预消除相位畸变,直接得到正确的相位信息,进而对浮游生物三维形貌重建。该方法不需要进行后期复杂的相位补偿计算,就可以对浮游生物三维形貌进行快速重建,有利于对动态、微小尺寸的浮游生物进行实时探测及分析。论文对青岛近海岸浮游生物桡足类和夜光虫进行了三维形貌重建,分辨率可达到3.5μm。实验结果为离轴菲涅尔数字全息显微系统用于海洋浮游生物原位、实时探测的可行性提供了依据。     

基于结构化场景的单幅图像建筑物三维重建

针对无法利用激光扫描或多张图像实现三维重建的已损或不复存在的建筑,本文提出了一种基于结构化场景的单张图像建筑物三维重建方法。该方法先基于RANSAC算法及最小距离法分别解算灭点直线和灭点;然后基于平行平面、包含平行信息的任意平面和包含垂直信息的任意平面的平面模型解算三维坐标。本文以现存某高校图书馆为例,重建了三维模型,并分析了模型精度。结果表明,重建误差最小为0,最大为5.8%,模型整体精度在1.9%左右,符合三维重建精度要求。在四川省白鹿领报修院教堂的三维重建应用中,建立了已损建筑物的三维模型,获得了较好的重建效果。该方法适用于包含平行、垂直、灭点和平面结构的建筑物场景,可得到建筑物三维几何线框模型,几何细节采用纹理映射替代,可应用于现存建筑和文化遗存遗址的三维重建。     

基于3D基元拟合的复杂屋顶点云三维重建

几何语义一体化三维建筑物模型是智慧城市建设的重要基础数据,有利于促进建筑设施的精细化管理和智能化应用。当前基于点云的三维重建算法大多关注简单屋顶结构的几何模型构建,忽略了模型的语义表达,且基于数据驱动方法的重建结果容易受噪声影响,存在几何和拓扑错误。为了解决复杂屋顶高精度三维重建难题,本文提出一种基于3D基元拟合的复杂屋顶点云三维自动化重建算法。首先,设计了一套可参数化表达的建筑物3D基元库,包含简单和复杂屋顶。其次,通过点云分割和屋顶拓扑图比较来识别点云对应的基元类型。然后,提出了一种点云与3D基元整体拟合的目标优化函数,采用序列二次规划算法估计基元的正确参数。最后,利用城市地理标记语言（City Geography Markup Language, CityGML）构建几何、语义和拓扑一体化表达的三维模型。采用几种不同屋顶风格的建筑物点云数据进行实验,定性和定量对比分析结果表明本文方法能够高效生成几何和拓扑均正确的CityGML模型,对噪声和局部点云缺失具有一定的鲁棒性,有利于促进几何语义一体化建筑物模型快速自动化构建。     

基于加权约束的单体建筑物点云表面重建算法

建筑物点云表面重建在高精度城市测绘、虚拟现实等领域有十分广泛的应用前景。由于建筑物的几何形态多变,重建算法普遍存在计算速率慢、拟合精度低和模型结构不完整的问题。为此,本文以单体建筑物为研究对象,提出基于加权约束的单体建筑物点云表面重建算法,在表面初始化过程中充分考虑数据对结构拟合的贡献。在此基础上,构建基于正则集的单体建筑物表面重建算法,实现建筑物拟合过程中的加权拟合误差、近邻结构平滑的同步优化。针对多类建筑物三维点云的实验结果表明,相比传统的建筑物重建策略,本文的加权约束方法可根据不同类型的点云数据设计自适应权重,并选择模型拟合中最优的权重函数,在高噪声、低精度点云数据下能得到更高精度的单体建筑物表面模型。     

分块立体重建的PMVS算法研究与实现

大场景的三维重建一直是计算机视觉、摄影测量领域研究的重要专题。近年来随着倾斜摄影技术的发展,使得对城市、地形的全自动三维重建成为可能。由Furukawa提出的PMVS算法在多视重建中表现出优越的性能,但其具有高度的时间复杂度和空间复杂度,无法适应海量数据的三维重建。针对这一问题,提出了一种分块立体重建的PMVS算法。该算法通过对稀疏重建结果进行聚类分析,分块使用PMVS算法进行稠密重建,最终将各个重建结果进行简化合并,完成对大场景的三维重建,解决了PMVS算法无法适应海量数据重建的局限性。实验结果验证了改进策略的有效性和实用性。     

基于等高线族分析的LiDAR点云建筑物模型自动识别及重建

针对传统LiDAR点云建筑物三维重建方法中基于平面假设的面片提取思想的局限性,基于建筑物等高线特性,研究建筑物等高线分族过程,通过对等高线形状的识别达到对建筑物屋顶模型的识别,使得重建的屋顶类型不再局限于平面屋顶形式,提高了重建的自动化程度。     

联合地物轮廓线的三维重建算法研究

针对现有三维重建研究中对线特征利用不充分,重建精度低的问题,提出了一种联合地物轮廓线的三维重建算法。利用BDCN模型和相应预处理算法,提取出二维影像上的边缘轮廓线;基于对极几何原理的核线引导和三角测量原理,建立线段的初始匹配假设;通过相似性计算和图聚类算法重建出三维轮廓线模型结果;将结果应用于三维网格模型的优化。使用Building-Imagery-P36和DTU MVS数据集对本文算法进行验证,结果表明：本文方法提取出的轮廓线段精简而完整。相比经典的Line3D++算法,MAE和标准差值平均降低了0.321、0.699,重建时间平均降低了58%,精度和效率都有明显提升。附加三维轮廓线约束后,生成的网格模型视觉效果更佳,细节信息更为丰富。     

不同水力荷载路径下煤体微观渗流特征及宏观破坏研究

为探究煤体在不同水力荷载路径下的微观渗流特征,通过CT三维重建技术,建立了基于煤体微观结构的双介质渗流模型,并设计了恒定速度加载（LP1）、常规脉动加载（LP2）和强加载缓卸载加载（LP3）3种水力荷载路径,进行了在不同循环荷载路径下的煤体注水渗流数值模拟试验。另外利用自行搭建的煤体注水装置,探究了3种荷载路径下的宏观损伤情况。结果表明：联通裂隙占孔裂隙结构的73.49%,是影响煤体渗流的主要因素,而孔径为9～23μm的孔隙是孤立孔隙中的主要部分,数量和体积占比均超过了50%;煤体内部孔裂隙结构和荷载路径对渗流速度和压力的分布特征具有重要影响。LP1沿注入方向平均渗流速度的波动较大,LP3则抑制效果明显,且LP3路径较LP1和LP2随时间有较大跨度。LP3的荷载路径相对于LP1具有脉动荷载的疲劳损伤效果,并且造成的损伤程度强于LP2。该研究可为煤体微观结构研究和煤层注水技术参数优化提供方向。