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基于点云切片的建筑物门窗信息提取

中国激光 2020年第6期47卷 175-184页

作者：赵梦娜花向红冯绍权赵不钒武汉大学测绘学院湖北武汉430079 武汉大学灾害监测与防治研究中心湖北武汉430079

针对建筑物特征信息提取的效率和精度问题,提出了一种基于点云切片和最小包围矩形的建筑物特征信息提取算法。该算法先对点云进行去噪和切片处理,然后利用每个切片中相邻点之间的水平角和竖直角差值自动快速提取建筑物整体和门窗的轮廓... 详细信息

针对建筑物特征信息提取的效率和精度问题,提出了一种基于点云切片和最小包围矩形的建筑物特征信息提取算法。该算法先对点云进行去噪和切片处理,然后利用每个切片中相邻点之间的水平角和竖直角差值自动快速提取建筑物整体和门窗的轮廓点,之后对轮廓点进行滤波、分类和排序,最后采用最小包围矩形提取规则建筑的整体尺寸和门窗尺寸信息。通过三组实验,将提取出的建筑物整体和门窗尺寸与实际尺寸进行比较,结果表明:所提算法对建筑物门窗和整体尺寸的提取准确度在3 cm以内,总体精度可达97.4%以上,对160万左右建筑物点云数据的提取总时间在8 s以内,证明了所提算法的有效性。

关键词：测量点云切片最小包围矩形轮廓点提取尺寸信息提取精度和效率分析

多幅X射线旋转图像轮廓对应点坐标提取和匹配方法研究

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中国工程机械学报 2022年第5期20卷 390-395,400页

作者：万书亭王萱张伯麟尹涛华北电力大学河北省电力机械装备健康维护与失效预防重点实验室河北保定071003 中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心江苏南京211106

针对基于电力设备X射线数字图像三维重建问题,提出一种多幅X射线旋转图像轮廓对应点坐标提取和匹配新方法。首先对X射线图像预处理,并运用Canny算子对X射线图像进行边缘检测,得到目标图像的轮廓线;其次通过改进的8领域遍历追踪法,对目... 详细信息

针对基于电力设备X射线数字图像三维重建问题,提出一种多幅X射线旋转图像轮廓对应点坐标提取和匹配新方法。首先对X射线图像预处理,并运用Canny算子对X射线图像进行边缘检测,得到目标图像的轮廓线;其次通过改进的8领域遍历追踪法,对目标图像轮廓点进行搜寻并将曲线上每个像素点的二维坐标保存;然后在多幅X射线图像上选择感兴趣的轮廓线,获得同一轮廓线在不同角度图像上的二维坐标矩阵,并提出一种像素均分插值轮廓点匹配方法,根据轮廓线走势插入轮廓点,实现不同图像上同一轮廓线的对应点匹配;最后运用旋转图像点的坐标变换矩阵对已获得的旋转图像对应点坐标进行逆求解,得到轮廓线点的三维坐标,实现轮廓的三维重建。通过零件实物与重建模型进行对比,从模型形状和模型尺寸两方面验证该方法的可靠性。

关键词： X射线图像轮廓点提取轮廓点匹配坐标变换三维重建

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基于轮廓点的三维点云配准

组合机床与自动化加工技术 2022年第12期 1-5页

作者：于微波钱柏竹杨宏韬何科毅长春工业大学电气与电子工程学院长春130012

针对三维点云数据在配准中会产生错位、局部最小值等问题,提出一种基于轮廓作为特征点以及广义迭代最近点(generalized iterative closest point,GICP)算法相结合的点云配准方法。首先,基于聚类算法对三维点云数据进行分割处理,引入角... 详细信息

针对三维点云数据在配准中会产生错位、局部最小值等问题,提出一种基于轮廓作为特征点以及广义迭代最近点(generalized iterative closest point,GICP)算法相结合的点云配准方法。首先,基于聚类算法对三维点云数据进行分割处理,引入角度阈值对分割后的三维点云数据进行轮廓提取,将提取出的轮廓点作为特征点;然后,对提取的特征点计算3D形状上下文特征(3D shape context,3DSC)的描述值,得到点云数据的对应点对;采用几何一致性以及随机采样一致性(RANSAC)消除点云数据匹配过程中的错误匹配点对,从而实现点云数据的初步配准,将初步配准的结果为最优初值,进而通过GICP算法实现精确配准。实验结果显示,比较于SAC-IA+ICP算法、NDT+ICP算法、SAC-IA+NDT算法,配准精度分别提高了50.5%、52.8%、64.4%,配准速度分别提高了58.7%、37.1%、81.4%,满足配准精度的要求。

关键词：三维重构点云配准轮廓点提取 GICP

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飞机发动机叶片修复数字化建模研究

飞机发动机叶片修复数字化建模研究

作者：宋四同中国民航大学

学位级别：硕士

飞机发动机叶片在工作中要承受着高温高压的恶劣环境,发动机叶片未到使用寿命即损坏的事故时常发生。由于发动机叶片变形不能及时发现或修补不善导致的航空故障很多,因此如何能够精确的检测和修补发动机叶片越来越受到人们的关注。现阶... 详细信息

飞机发动机叶片在工作中要承受着高温高压的恶劣环境,发动机叶片未到使用寿命即损坏的事故时常发生。由于发动机叶片变形不能及时发现或修补不善导致的航空故障很多,因此如何能够精确的检测和修补发动机叶片越来越受到人们的关注。现阶段我国还没有完全掌握叶片的修复技术,一些还可以继续使用的叶片由于修补不当遭到了废弃,这样既增加了飞机的维护成本又造成了不必要的浪费。针对以上的问题,本论文利用激光跟踪仪获取的叶片三维数据点。获取数据点后,首先对叶片点云进行了数字化建模,而后对有缺陷的模型进行了数字化修复。激光跟踪仪获取的三维数据点十分庞大并含有大量的噪声点及坏点,本课题利用了高斯滤波的方法进行了去噪平滑,考虑到叶片曲率变化的特点使用曲率法进行点云精简的工作,提出了依曲率变步长的方法提取叶片点云的轮廓点。在得到预处理的点云信息后,首先采用了基于三次B样条曲线插值的方法对叶片的轮廓点进行拟合,得出了叶片的包络线模型。然后再利用B样条曲面逼近的方法得到叶片的型面,最后将包络线和型面利用曲面拼接的方法得出叶片的模型。根据叶片的型号,本文采用了不同的方法查询破损区域。若叶片型号相同,则运用种子栅格法确定叶片的破损区域,再利用边界处理完成叶片数字化修复。若叶片型号不同,则运用包络线曲率分析法确定叶片的破损区域,再利用曲线曲面插补法完成叶片数字化修复。最终,经过试验验证本文提出的数字化修补方法具有精确,光顺性好的特点。

关键词：发动机叶片点云数据轮廓点提取基于B样条重构曲率分析数字化修复

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基于建筑物轮廓点云数据的倾斜监测方法研究

基于建筑物轮廓点云数据的倾斜监测方法研究

作者：屈乾龙西安科技大学

学位级别：硕士

随着时间的流逝,无论是古建筑还是现代化高层建筑,都存在受建筑物本身基础和结构以及外界诸多环境影响而产生或多或少的变形,其具体表现为整个建筑物的倾斜变形。倾斜监测是变形监测领域中的重要内容,对现阶段城市的安全发展而言尤为重... 详细信息

随着时间的流逝,无论是古建筑还是现代化高层建筑,都存在受建筑物本身基础和结构以及外界诸多环境影响而产生或多或少的变形,其具体表现为整个建筑物的倾斜变形。倾斜监测是变形监测领域中的重要内容,对现阶段城市的安全发展而言尤为重要。近年来,三维激光扫描技术以其高精度、非接触测量、实时动态三维、效率高等特点优势,突破了传统测量技术的束缚,为建筑倾斜监测提供了新的技术手段。建筑行业在快速发展,建筑风格逐渐由传统规则对称建筑向规则非对称建筑、不规则等特殊无中心轴建筑物方向发展。如何利用三维激光扫描技术对特殊建筑物进行倾斜监测已经成为研究的热点。鉴于此,本文以西安市大雁塔三维激光扫描点云实测数据和现代化高层建筑模型数据为基础,研究倾斜状态下建筑物点云坐标变化规律,通过对点云数据处理、建筑物倾斜监测方法、实验验证与应用等方面进行研究,提出并验证了一种适用于中心轴建筑物和无中心轴建筑物倾斜监测方法——“轮廓点Z坐标法”。本论文的主要研究内容和结论如下:(1)系统阐述了三维激光扫描技术的特点原理、误差来源以及三维激光扫描技术在倾斜监测中的应用、数据处理。针对三维激光扫描技术数据采集时的误差来源,设计了数据采集方案,根据设站距离和入射角对数据采集的影响,基于几何关系,优化了仪器设站方案,减少数据误差的传递。(2)利用算法进行点云数据处理,实现了地面点数据净化、点云数据压缩精简、大尺度、小尺度点滤波以及建筑边缘平滑、建筑物轮廓特征点提取;设计了一种基于轮廓点Z坐标的轮廓点提取算法,同经纬线扫描法一起对提取的轮廓点进行真实性对比验证;完成了对西安市大雁塔实测点云数据的滤波、轮廓点提取。(3)分析了国内常用的建筑物倾斜监测方法“拟合中心轴法”的优缺点,探究建筑物倾斜状态下Z坐标变化规律,提出了一种新的基于建筑物点云数据倾斜计算方法——“轮廊点Z坐标法”。通过西安市大雁塔倾斜量计算对比实验和现代建筑倾斜模拟实验,验证了“轮廊点Z坐标法”的可行性。(4)利用“轮廓点Z坐标法”在无中心轴类建筑物倾斜监测上进行应用。实验结果表明,相较于“拟合中心轴法”,“轮廓点Z坐标法”不仅可以计算出无中心轴建筑物两期时间内的倾斜变化量,还可以计算出该建筑各期的真实倾斜量,为该类建筑物倾斜监测提供一种新的数据处理方案。

关键词：轮廓点Z坐标法倾斜监测三维激光扫描技术点云数据处理轮廓点提取