亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        地面三維激光掃描數(shù)據(jù)拼接方法評估

        2021-01-08 11:40:34程宇航林宇龍白征東辛浩浩
        測繪工程 2021年1期
        關(guān)鍵詞:標(biāo)靶視點交會

        程宇航,林宇龍,白征東,辛浩浩

        (1.清華大學(xué) 土木工程系,北京 100084;2.國網(wǎng)冀北電力有限公司,北京 100053)

        地面三維激光掃描技術(shù)作為一種主動式獲取物體表面三維密集點云的測量技術(shù),具有測量速度快、精度高、全數(shù)字特征等特點,廣泛應(yīng)用于城市建筑物三維建模、古建筑保護(hù)、電力巡檢、變形監(jiān)測、礦山測量等領(lǐng)域,被譽(yù)為測繪領(lǐng)域內(nèi)繼GPS之后又一次技術(shù)革命[1-3]。

        在利用地面三維激光掃描儀對測量對象進(jìn)行掃描的過程中,由于激光沿直線傳播且測量環(huán)境中遮擋物的存在,實際測量時需要對測量對象進(jìn)行多測站多視角掃描,獲取測量對象的分站點云數(shù)據(jù)。然后將各個測站的點云數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接,得到測量對象的整體點云數(shù)據(jù),為后續(xù)的點云數(shù)據(jù)處理提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[4-6],點云拼接示意如圖1所示。

        圖1 點云數(shù)據(jù)拼接示意圖

        點云數(shù)據(jù)拼接的實質(zhì)是把不同視點的點云數(shù)據(jù)統(tǒng)一到同1個坐標(biāo)系下,使之成為1個整體[7-9]。當(dāng)前,外業(yè)測量中點云數(shù)據(jù)拼接方法主要有標(biāo)靶拼接、特征點拼接、點云視圖拼接、已知后視點及后方交會等五種[10-11]。在實際工程應(yīng)用中,考慮到不同的測量環(huán)境,選取一個合適的拼接方法可以提高外業(yè)測量及內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的精度與效率[12-15]。目前,對于上述點云拼接方法的拼接精度與拼接效率的研究較少,點云拼接方法的選取無據(jù)可依。鑒于此,首先介紹對標(biāo)靶拼接、特征點拼接、點云視圖拼接、已知后視點及后方交會等5種點云拼接方法,并通過實驗對這5種拼接方法的拼接精度對比。同時,綜合考慮5種拼接方法的精度與效率,為不同實際工程情況下選取合適的拼接方法提供參考。

        1 地面激光掃描點云數(shù)據(jù)拼接方法

        根據(jù)點云數(shù)據(jù)掃描與拼接在時間上的先后關(guān)系,可以分為實時拼接與事后拼接。

        1.1 實時拼接

        實時拼接是指點云數(shù)據(jù)拼接與掃描同時進(jìn)行,掃描時獲取到的點云坐標(biāo)即為統(tǒng)一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。常用的拼接方法有已知后視點的拼接和后方交會的拼接兩種,示意圖分別如圖2和圖3所示。

        圖2 已知后視點拼接

        圖3 后方交會拼接

        1)已知后視點拼接。已知后視點拼接是指在掃描儀設(shè)站時分別對掃描儀及其后視點在統(tǒng)一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)進(jìn)行設(shè)置,掃描前對后視點進(jìn)行掃描獲取。憑借掃描儀和后視點的坐標(biāo)以及兩者之間的定向,確定測量對象在統(tǒng)一坐標(biāo)系中的位置,即可獲得測量對象表面點云在統(tǒng)一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。

        2)后方交會拼接。后方交會拼接是指在掃描儀設(shè)站時對掃描儀的兩個后視點在統(tǒng)一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)進(jìn)行設(shè)置,掃描前對兩個后視點進(jìn)行掃描獲取。觀測兩個已知后視點的水平夾角,可以計算得到掃描儀坐標(biāo)并確定測量對象在統(tǒng)一坐標(biāo)系中的位置,即可獲得測量對象表面點云在統(tǒng)一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。

        1.2 事后拼接

        事后拼接是指在點云數(shù)據(jù)獲取完成之后,在內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理過程中進(jìn)行點云拼接。當(dāng)采用事后拼接方法時,實際測量中需要進(jìn)行多站掃描,掃描時激光掃描系統(tǒng)一般使用的是掃描儀自定義的坐標(biāo)系。這種情況下,點云數(shù)據(jù)拼接的實質(zhì)就是各站坐標(biāo)系之間的平移和旋轉(zhuǎn),使不同坐標(biāo)系下的點云數(shù)據(jù)統(tǒng)一到同一坐標(biāo)系下。

        (1)

        (2)

        1)標(biāo)靶拼接。標(biāo)靶拼接是利用掃描儀可以精確識別的特制標(biāo)靶作為公共點進(jìn)行點云數(shù)據(jù)拼接,標(biāo)靶根據(jù)其形狀又可分為球形標(biāo)靶和平面標(biāo)靶,標(biāo)靶中心坐標(biāo)可被掃描儀自動獲取,獲取精度達(dá)2 mm@50 m。實際測量時,將這些標(biāo)靶放置在掃描范圍的公共區(qū)域適當(dāng)位置,保證相鄰測站都能掃描到3個以上的公共標(biāo)靶,便可實現(xiàn)點云數(shù)據(jù)拼接。

        2)特征點拼接。特征點拼接的原理與標(biāo)靶拼接相類似,只是在公共點選取上,需要人工選取兩個測站公共區(qū)域內(nèi)的特征點作為公共點來解算坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。實際測量中,一般會選擇一些易于識別且?guī)缀翁卣髅黠@的點,如角點、邊界點、標(biāo)志物等。

        3)點云視圖拼接。采用點云視圖拼接方法時,既不需要布置標(biāo)靶,也不需要設(shè)定測站坐標(biāo)。通過人工操作將兩測站的公共區(qū)域重疊在一起,再根據(jù)迭代最鄰近點算法(Iterative Closest Point,ICP)計算出相鄰測站坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)完成點云拼接。點云視圖拼接的操作一般在點云數(shù)據(jù)處理軟件中進(jìn)行。

        2 實驗方案

        2.1 實驗儀器

        本文采用的是Leica ScanStation P50三維激光掃描儀,掃描距離可達(dá)1 000 m,能夠在360°×290°的掃描視場內(nèi)以1 000 000點/s的速度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,測距精度可達(dá)1.2 mm+10 ppm。

        2.2 實驗設(shè)計

        為了對標(biāo)靶拼接、特征點拼接、點云視圖拼接、已知后視點及后方交會等五種拼接方法的拼接精度進(jìn)行對比,本文設(shè)計一個專門實驗。采用Leica ScanStation P50分兩站對實驗場地進(jìn)行掃描,每站掃描區(qū)域中布設(shè)4個自制黑白平面標(biāo)靶作為標(biāo)志點,在兩站公共區(qū)域布設(shè)3個Leica平面標(biāo)靶,實驗場地示意圖如圖4所示。同時,采用Leica TS60全站儀精確測量8個自制黑白平面標(biāo)靶的中心坐標(biāo)。

        圖4 實驗場地示意圖

        分別利用上述5種拼接方法對采集到的兩站點云數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接,拼接后得到的5組點云數(shù)據(jù)如圖5所示。為了衡量5種點云拼接方法的拼接精度,在拼接得到的點云數(shù)據(jù)中手動拾取8個自制黑白標(biāo)靶的中心坐標(biāo),分別計算4對標(biāo)靶(1&7、2&8、3&5、4&6)兩兩之間的距離,計算其與利用LeicaTS60全站儀的測量結(jié)果的差值作為衡量點云拼接精度的指標(biāo)。

        圖5 5種拼接方法點云數(shù)據(jù)

        3 實驗結(jié)果與分析

        5種點云拼接方法及全站儀獲取到的8個自制黑白標(biāo)靶的中心坐標(biāo)見表1,各點坐標(biāo)均為各自坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。

        表1 5種拼接方法與全站儀獲取的標(biāo)靶坐標(biāo) m

        續(xù)表1 m

        根據(jù)表1中的自制黑白標(biāo)靶的中心坐標(biāo)計算相應(yīng)標(biāo)靶兩兩之間的距離,5種拼接方法計算距離與根據(jù)全站儀測量結(jié)果計算的距離進(jìn)行比較,將差值作為衡量拼接精度的指標(biāo),其結(jié)果見表2。

        表2 5種拼接方法與全站儀計算結(jié)果差值 mm

        如圖6所示,從實驗結(jié)果可以看出,在50 m的測量距離內(nèi),標(biāo)靶拼接的精度最高,特征點拼接方法的精度最差,五種拼接方法的拼接精度均達(dá)到了毫米級。然而,特征點拼接的最大拼接偏差達(dá)到了厘米級,這是因為激光掃描儀在掃描時會按一定的間隔來獲取點云,導(dǎo)致肉眼選取的特征點實際上可能并不是一對同名點,存在一定的偏差,所以拼接精度較低。點云視圖拼接、已知后視點和后方交會三種拼接方法的拼接精度較為接近,但較標(biāo)靶拼接在拼接精度上還存在一定差距。

        圖6 精度對比實驗結(jié)果

        在實際工程應(yīng)用中,需要同時考慮拼接方法的精度、效率與適用條件來決定點云數(shù)據(jù)的拼接方法,根據(jù)實驗結(jié)果對五種拼接方法的特點總結(jié)如表3所示。

        表3 5種拼接方法對比

        對于一些測量范圍較小、精度要求較高的應(yīng)用場景,如古建筑的掃描、電塔變形監(jiān)測等,標(biāo)靶拼接更為合適;對于一些測量范圍很大、精度要求不高的應(yīng)用場景,如地形掃描、輸電線路掃描等,已知后視點或后方交會的拼接方法更為合適;當(dāng)測量范圍內(nèi)無已知控制點或標(biāo)靶的布設(shè)與拾取上存在一定困難時,點云視圖拼接更為合適,既不需要布置標(biāo)靶,也不需要設(shè)定測站坐標(biāo);而特征點拼接無論在精度上還是在效率上,都不具備優(yōu)勢,實際工程中一般不考慮此種方法。

        4 結(jié)束語

        本文介紹了地面激光掃描的標(biāo)靶拼接、特征點拼接、點云視圖拼接、已知后視點及后方交會等5種點云數(shù)據(jù)拼接技術(shù)的工作原理,并結(jié)合實驗對各種拼接方法的拼接精度進(jìn)行了對比實測。結(jié)果表明,在50 m測量距離內(nèi),5種點云數(shù)據(jù)拼接方法的精度分別為1.33 mm、8.88 mm、2.71 mm、4.29 mm和6.07 mm,其中標(biāo)靶拼接的精度最高。在實際工程具體情況中,作業(yè)人員應(yīng)綜合考慮掃描作業(yè)區(qū)域環(huán)境條件和工程的精度與作業(yè)效率要求,選取最合適的點云數(shù)據(jù)拼接方法。

        猜你喜歡
        標(biāo)靶視點交會
        “織交會”打造大朗樣板
        2019年,水交會來了!
        基于凸包算法和抗差最小二乘法的激光掃描儀圓形標(biāo)靶中心定位
        測繪工程(2018年3期)2018-03-20 03:05:12
        立方體星交會對接和空間飛行演示
        太空探索(2016年9期)2016-07-12 09:59:53
        視點
        河南電力(2016年5期)2016-02-06 02:11:24
        讓你每天一元錢,物超所值——《今日視點—2014精萃》序
        新聞前哨(2015年2期)2015-03-11 19:29:22
        兩會視點
        中國水利(2015年5期)2015-02-28 15:12:40
        球形標(biāo)靶的固定式掃描大點云自動定向方法
        一種平面靶心的提取算法*
        地面激光掃描儀自制平面標(biāo)靶中心識別算法研究
        一本色综合久久| 亚洲国产成人久久精品一区| 十八禁视频在线观看免费无码无遮挡骂过 | 国产精品乱子伦一区二区三区 | 久久国产精品免费一区二区| 青青草视频在线观看9| 欧美高清视频手机在在线| 熟妇丰满多毛的大隂户| 免费毛片性天堂| 日本高清一区在线你懂得| 国产成人av无码精品| 天天躁狠狠躁狠狠躁夜夜躁| 国产精彩视频| 亚洲女同高清精品一区二区99| 国产 一二三四五六| 中日韩精品视频在线观看| 青青草视频网站免费观看| 男女啪啪动态视频在线观看| 伊人大杳焦在线| 天堂在线www中文| 亚洲精品一区二区三区播放 | 一区二区三区熟妇人妻18| 日本区一区二区三视频 | 亚洲最全av一区二区| 亚洲av无码潮喷在线观看| 2021国产最新无码视频| 中文字幕乱码一区在线观看| 国产专区一线二线三线码| 在线看亚洲十八禁网站| 日韩在线手机专区av| 日本国产亚洲一区二区| 四川老熟妇乱子xx性bbw| 亚洲va在线va天堂va四虎| 亚洲国产区中文在线观看| 天天爽夜夜爽人人爽一区二区| 午夜成人理论无码电影在线播放| 少妇激情一区二区三区| 人妻中文字幕在线网站| 亚洲精品国产第一区二区尤物 | 8x国产精品视频| 精品人妻潮喷久久久又裸又黄|