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基于特征点匹配的点云配准方法研究

合肥工业大学学报（自然科学版） 2023年第6期46卷 808-812,821页

作者：欧鑫高飞崔浩叶周润汤毅合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009

针对快速点特征直方图(fast point feature histogram,FPFH)与迭代最近点(iterative closest point,ICP)算法结合的配准方法达不到精度要求的问题,文章在FPFH的基础上加入特征点的提取与匹配,使得配准精度进一步提升。该方法先通过尺度... 详细信息

针对快速点特征直方图(fast point feature histogram,FPFH)与迭代最近点(iterative closest point,ICP)算法结合的配准方法达不到精度要求的问题,文章在FPFH的基础上加入特征点的提取与匹配,使得配准精度进一步提升。该方法先通过尺度不变特征变换(scale-invariant feature transform,SIFT)算法和3DHarris算法对点云数据的特征点进行提取,再通过计算FPFH寻找对应点对,使用随机采样一致性(random sample consensus,RANSAC)算法剔除错误点对,通过奇异值分解(singular value decomposition,SVD)算法计算初始旋转矩阵和平移矩阵,最后用传统ICP精配准。结果表明,基于特征点匹配的算法相比基于特征描述的算法精度更高。

关键词：特征点提取特征点匹配奇异值分解(SVD)算法迭代最近点(ICP) 点云配准

基于机载LiDAR系统的电力线点云提取方法研究

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合肥工业大学学报（自然科学版） 2023年第8期46卷 1103-1108页

作者：张智前叶周润欧鑫肖信峰合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009

针对野外地形高度起伏大、走向复杂、杆塔形式多样且点云密度不均匀等造成电力线点云提取精度低的问题,文章提出一种自动化精度高的新型电力线点云提取方法。根据电力线走向对整体点云进行分块处理;使用迭代高程阈值法计算得到最佳高程... 详细信息

针对野外地形高度起伏大、走向复杂、杆塔形式多样且点云密度不均匀等造成电力线点云提取精度低的问题,文章提出一种自动化精度高的新型电力线点云提取方法。根据电力线走向对整体点云进行分块处理;使用迭代高程阈值法计算得到最佳高程分割阈值,将地面点、地物点与电力线点进行分割;采用DBSCAN密度聚类法聚类出杆塔点并进行剔除,对于误分到杆塔点的部分电力线点结合点云高程搜索进一步提取出来;使用欧式聚类法对单根电力线点进行精提取。实际输电线路点云数据实验表明,该方法电力线总提取精度为99%,实现了电力线点云的自动、高效提取,可满足实际电力巡检生产需求。

关键词：机载LiDAR 电力线提取复杂地形点云 DBSCAN密度聚类

利用全张量重力梯度异常探测月球地下隐伏地质结构及其解释

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大地测量与地球动力学 2023年第4期43卷 409-413,440页

作者：叶周润梁星辉刘金钊柳林涛合肥工业大学土木与水利工程学院合肥市230009 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院大地测量与地球动力学国家重点实验室武汉市430077 中国地震局第一监测中心天津市300180

将有限功率地形法(或称Tesseroid单元体球谐谱域正演法)运用到月球地形的重力梯度计算中,并通过圣杯任务(GRAIL)得到的重力场模型系数和Moontopo720地形模型数据,计算得到在GRAIL卫星高度经过地形校正后的全重力张量异常。综合重力梯度... 详细信息

将有限功率地形法(或称Tesseroid单元体球谐谱域正演法)运用到月球地形的重力梯度计算中,并通过圣杯任务(GRAIL)得到的重力场模型系数和Moontopo720地形模型数据,计算得到在GRAIL卫星高度经过地形校正后的全重力张量异常。综合重力梯度的多分量性质和相关实验结果,首先通过水平梯度异常估算月球主要质量瘤(mascon)的地下空间水平分布范围,然后通过全重力异常梯度带图初步验证潮汐重力引起的月球主要断层结构分布。

关键词：月球重力梯度地形校正 Tesseroid模型

改进PointNet++模型在道路杆状物提取中的应用

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测绘通报 2023年第11期 95-99页

作者：孙端正高飞叶周润吴言安张树峰谢荣晖合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院大地测量与地球动力学国家重点实验室湖北武汉430077 安徽开源路桥有限责任公司安徽合肥230093

针对现有道路杆状物提取大多需要针对数据类型人工设计特征、泛用性差、自动化程度低等问题,本文提出一种基于改进PointNet++深度学习网络的道路杆状物语义分割方法,实现了对道路杆状物的提取。首先对原网络模型的感受野、分块大小等参... 详细信息

针对现有道路杆状物提取大多需要针对数据类型人工设计特征、泛用性差、自动化程度低等问题,本文提出一种基于改进PointNet++深度学习网络的道路杆状物语义分割方法,实现了对道路杆状物的提取。首先对原网络模型的感受野、分块大小等参数进行调整,使得该模型更适合道路点云数据;然后针对点云数据不平衡的问题,采用焦点损失函数作为模型的损失函数,使占比较少的类别得到充分训练;最后针对PointNet++网络提取特征时没有考虑邻域内各点特征影响关系的问题,采用邻域特征聚合模块融合邻域信息,提升该网络模型对点云特征的学习能力。为验证所提方法的有效性,使用改进后的网络模型在自建的道路点云组成的数据集上进行了试验,相对于经典PointNet++网络,杆状物类的分割精度明显提升,在简单道路和复杂道路上的交并比(IoU)分别提升了8.44%、15.25%,达到了98.88%、92.50%。

关键词：三维激光点云语义分割 PointNet++ 杆状物深度学习

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Moho面扰动重力梯度信息的提取

测绘学报 2015年第6期44卷 609-615,624页

作者：叶周润柳林涛梁星辉中国科学院大学北京100049 中国科学院测量与地球物理研究所大地测量与地球动力学国家重点实验室湖北武汉430077 地理信息工程国家重点实验室陕西西安710054

在运用重力和重力梯度资料反演Moho面时,关键步骤之一即是从原始测量信号精确提取只包含该层面单一密度信息的扰动(异常)值。本文主要工作有:1为减小GEMMA Moho团队的点质量模型计算误差而采用正演精度更高的空间域Tesseroid单元体和频... 详细信息

在运用重力和重力梯度资料反演Moho面时,关键步骤之一即是从原始测量信号精确提取只包含该层面单一密度信息的扰动(异常)值。本文主要工作有:1为减小GEMMA Moho团队的点质量模型计算误差而采用正演精度更高的空间域Tesseroid单元体和频谱域球谐分析与综合方法,并对这两种方法进行了结果对比;2如何合理利用地壳先验模型资料。本文中最后提供了基于GOCO03S模型可以用于后续Moho面反演的重力梯度主对角线分量的全球扰动值,并对所有试验数据进行了讨论和分析。

关键词： GOCE Moho 重力梯度提取

利用Extrapolation Tikhonov正则化算法进行重力梯度三维密度反演（英文）

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Applied Geophysics 2015年第2期12卷 137-146,273页

作者：刘金钊柳林涛梁星辉叶周润中国地震局第一监测中心天津300180 中国科学院测量与地球物理研究所大地测量与地球动力学国家重点实验室武汉430077

本文利用Extrapolation Tikhonov正则化算法处理重力梯度数据三维密度反演的线性不适定问题。与Tikhonov正则化方法相比,Extrapolation Tikhonov正则化方法减小了因正则化参数的引入而带来的反演结果误差,提高了预测数据与观测数据之间... 详细信息

本文利用Extrapolation Tikhonov正则化算法处理重力梯度数据三维密度反演的线性不适定问题。与Tikhonov正则化方法相比,Extrapolation Tikhonov正则化方法减小了因正则化参数的引入而带来的反演结果误差,提高了预测数据与观测数据之间的拟合精度。同时为了消除位场数据反演时位置函数快速衰减对反演结果的影响,本文提出了基于重力梯度全张量特征向量法的深度加权函数,模型试验证明了该深度加权函数能有效识别异常体密度分布特征。对澳大利亚Kauring地区实测重力梯度数据进行反演,并和已有研究成果对比分析。结果表明该反演方法能够较好的获取地下异常体的密度分布信息。

关键词： Extrapolation Tikhonov正则化方法深度加权函数重力梯度特征向量

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基于GPU的并行ICP点云配准算法研究

合肥工业大学学报（自然科学版） 2023年第11期46卷 1501-1505页

作者：王嘉琛叶周润欧鑫袁斌吴言安张树峰合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009 广西中马园区数字城市科技有限公司广西钦州535008 安徽开源路桥有限责任公司安徽合肥230093

针对传统串行精配准算法在海量点云数据配准时计算效率低的问题,文章利用图形处理器(graphics processing unit,GPU)的多线程计算能力将传统算法并行化,基于GPU实现并行化的统一计算设备架构迭代最近点(compute unified device architec... 详细信息

针对传统串行精配准算法在海量点云数据配准时计算效率低的问题,文章利用图形处理器(graphics processing unit,GPU)的多线程计算能力将传统算法并行化,基于GPU实现并行化的统一计算设备架构迭代最近点(compute unified device architecture iterative closest point,CUDAICP)算法。首先采用粗配准方法对源点云进行旋转平移,得到源点云的初始位置,再将其与目标点云输入CUDAICP算法进行精配准;对房间点云、带有楼梯的房间点云2种场景点云数据进行配准实验。结果表明:在粗配准中,采样一致性初始配准(sample consensus initial alignment,SAC-IA)算法在不同场景下具有较好的效果;在精配准中,CUDAICP算法与传统迭代最近点(iterative closest point,ICP)算法相比,在保证精度的同时,速度提升最高可达8.2倍。

关键词：粗配准统一计算设备架构(CUDA) 迭代最近点(ICP)算法精配准点云配准

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基于卫星重力梯度数据的密度反演研究

大地测量与地球动力学 2015年第1期35卷 45-49页

作者：叶周润柳林涛中国科学院大学中国科学院测量与地球物理研究所武汉市徐东大街340号430077

为解决卫星重力梯度大尺度密度反演存在的平面模型误差、病态矩阵正则化、大型矩阵求逆、先验数据融合等问题,依托Tesseroid单元体模型,分别采用广义岭估计、代数重建(ART)、遗传算法完成了附加高斯白噪声的模拟异常体密度反演实验,并... 详细信息

为解决卫星重力梯度大尺度密度反演存在的平面模型误差、病态矩阵正则化、大型矩阵求逆、先验数据融合等问题,依托Tesseroid单元体模型,分别采用广义岭估计、代数重建(ART)、遗传算法完成了附加高斯白噪声的模拟异常体密度反演实验,并将反演结果与原始设定模型进行比较分析。

关键词： GOCE 重力梯度密度反演

垂直重力梯度反演Moho面的频谱域公式及其应用

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地球物理学报 2016年第2期59卷 476-483页

作者：叶周润柳林涛梁星辉郎骏健合肥工业大学土木与水利工程学院测绘工程系合肥230009 中国科学院测量与地球物理研究所大地测量与地球动力学国家重点实验室武汉430077

通过求解引力相等原则下的Fredholm积分方程,可以得到不规则单一密度界面(Moho面)的起伏.本文充分参考了前人的理论研究,推导出扰动垂直重力梯度确定Moho面深度的频谱域表达式,该式具有二次项迭代精度.运用此公式进行了全球Moho面的恢... 详细信息

通过求解引力相等原则下的Fredholm积分方程,可以得到不规则单一密度界面(Moho面)的起伏.本文充分参考了前人的理论研究,推导出扰动垂直重力梯度确定Moho面深度的频谱域表达式,该式具有二次项迭代精度.运用此公式进行了全球Moho面的恢复计算,并将该结果与CRUST1.0模型和GEMMA Moho模型进行了对比和验证.

关键词：垂直重力梯度 Moho面反演频谱域公式