基于TerraSolid的机载激光雷达点云数据处理应用

基于TerraSolid系列软件构建完整的用于机载激光雷达点云数据处理的详细技术流程,通过优化处理流程提高其数据处理的效率和精度。对4组实验数据的处理结果表明,该技术具有较好的可行性和较高的工作效率。     

基于SFM算法的机载应急侦测视频三维场景重建方法研究

以MOES-350HD型光电应急侦测系统获取的河南省某区域视频数据作为研究对象,研究了大倾角侦测视频影像关键帧提取、匹配以及定位等关键技术,基于运动恢复结构(SFM)算法实现了三维场景的快速重建。实验中分别选取山区和平原两个不同地形实验区,对比分析了在低精度POS数据下不同控制点数量、不同航高对定位精度的影响。研究结果表明:基于SFM方法处理的机载侦测视频数据能够满足应急需求,可以快速构建研究区的三维场景,能为现场应急救援工作提供有效的技术支持。     

用于激光雷达成像仿真的动态场景模型

基于激光雷达成像的基本原理,结合目标表面的空间反射特性,在图形处理器架构下,借助其强大的并行计算能力,建立了激光雷达场景动态仿真模型,实现了不同入射、观测位置条件下目标表面空间辐射亮度分布的计算．针对典型场景进行了模拟实验,并将实验结果与实际激光雷达系统采集到的图像数据进行了对比分析．实验结果表明,模拟结果与实测图像数据在基本特征上是相似的; 定量分析结果表明,模拟图像与实际图像在主要特征上是相符的．     

高逼真激光雷达场景建模与分析

为了提高激光雷达场景的仿真逼真度,采用光线跟踪的方法构建了以激光成像模型为基础的激光成像模拟仿真系统.结合激光散射定律,对计算机图形学中基本光照模型进行了一系列改进,得到了简化的用于高真实感场景仿真的激光成像模型,具体的改进如下:1加入激光光源的直接反射分量;2将多光源光亮度模型改变为多次反射的功率模型;3在模型中引入探测器噪声项.对典型场景进行了激光雷达场景成像计算,用采集到的激光雷达图像数据进行对比分析.仿真结果表明,模拟结果与实采图像在基本特征上是相似的;定量分析结果表明,模拟图像与实采图像在主要特征上是相符的.     

基于机载LiDAR数据的建筑物点云提取

LiDAR技术是快速获取地面及地物三维数据的新型测绘技术,也是近年来进行城市三维建模的一种重要手段,而对建筑物的提取是城市三维建模的重要步骤。为了从原始机载点云中有效地提取出城市建模所需要的建筑物点云,在常用机载LiDAR滤波与点云分类思想的基础上,提出了结合面积与斜率两特征参数的区域增长算法,实现了高大植被与建筑物点云的有效分离,完成了建筑物点云的提取。通过设定合理的面积阈值与斜率阈值,结合具体的数据通过该算法获得了较好的提取效果,最后对提取方法及效果进行了客观分析与评价。     

机载激光雷达回波形心算法修正及硬件验证

针对推扫式机载激光雷达系统实时探测、回波信号微弱等特点,基于常见高斯回波波形,研究高效、精确、易于硬件设计的回波时刻提取算法,实现高精度距离探测.本文通过分析传统波形形心算法的精度及存在的问题,为降低硬件实现时数据精度受损、噪声干扰等对算法的影响,提出一种基于中位数法修正的形心算法,可有效减弱算法硬件实现时的形心分层现象,并利用MATLAB建立数学模型进行仿真实验.结果表明,与传统形心算法以及高斯拟合算法相比,此算法具有较好的稳健性,在信噪比为5 d B时,测时精度可达到0.5 ns,与传统形心算法相比,精度提高了45%,信噪比较高时精度高于高斯拟合算法,可实现0.01 ns理论精度.该修正算法简洁高效,在不增加系统复杂度的前提下,可对形心计算结果做出实时判断与修正.由于算法运算简单,适于向FPGA平台进行移植.该算法已用于推扫式激光雷达系统的信息处理电路,通过基于FPGA的板级测试,验证了理论分析的正确性,可实现±7.5 cm的测距精度,且满足实际应用中对实时性的要求.     

激光雷达点云数据截面提取计算方法研究

通过激光雷达获得的散乱点云,通常无法直接应用于实际工作.文中研究了激光雷达点云的可视化以及点云数据交互式计算快速截取近似断面的方法,利用八叉树遍历进行点云选择,通过框选多边形生成近似横截面,并进行顶点拾取和测量.通过对某地点云数据实验,得到的横截面可以较好地反映地形变化,甚至可以显示出植被在该截面上的分布形态.文中方法通过建立三维点云的索引关系,减少了交互中的计算量,提高了点云交互的效率,适用于大数据量三维点云的处理,可应用于地形测绘、电力勘察设计等领域.     

基于云模型的机载电子对抗系统效能评估

针对机载电子对抗系统的结构特点,本文运用云模型对其进行了研究。介绍了云的相关理论,分析了机载电子对抗系统的指标体系,并给出了运用云模型进行效能评估的步骤,利用云发生器得到了最终的评估结果。通过实例,证明该方法有效可行,能很好地解决效能评估中定性语言与定量值之间的转化问题。     

基于颜色和深度的场景分割

针对家庭服务机器人对分割精度的要求,研究了基于Kinect的场景分割问题。设计了一种融合Kinect获取的深度信息与颜色信息的场景分割方案。将Kinect获取的深度图像与颜色图像分别用一维向量和三维向量表示,并进行归一化,通过一个平衡系数将二者融合到一起形成场景的四维向量描述;再将基于Nystrm方法的Normalized Cuts谱聚类算法应用于四维向量,从而实现场景分割。实验结果表明,该算法的分割结果优于单独基于颜色或深度信息的场景分割算法,能达到家庭服务机器人对场景分割精度的要求。     

一种基于分布式并行模型的海量机载LiDAR点云数据快速滤波方法

机载LiDAR点云数据是遥感大数据的重要组成部分,基于单机的处理算法已经无法满足海量点云数据处理的要求.首先,针对现有单机多级移动曲面拟合滤波算法存在粗差和拟合曲面精度不高的问题,提出适合海量机载LiDAR点云数据滤波的多级多窗口移动曲面拟合滤波算法(WHMCFA);其次,设计并实现基于MapReduce的PWHMCF...     

基于智能组件的虚拟场景建模

针对目前三维虚拟场景建模效率低下的问题,提出了基于智能组件的虚拟场景建模方法.将场景建模设计为三个层次:概念建模层、映射层和场景生成层.在概念层使用本体对场景对象及对象间的关系进行描述,构建场景对象本体知识库,与最底层的组件模型库一起构成智能组件库.通过中间的关联层对概念建模层及底层实现层进行映射.将该方法应用于三维组态软件场景组态过程,结果表明,使用该方法降低了三维组态软件建立三维监控场景的复杂度和难度,即使没有三维开发经验的自动化工程师也能很轻松地建立三维监控场景,便于三维组态软件的推广.     

基于数字高程模型数据的机载认知雷达地杂波建模方法研究

针对机载认知雷达信号处理的特点,设计了一种基于数字高程模型数据的地杂波建模方法。该方法首先从数字高程模型数据中提取对杂波功率谱有影响的地形因子,然后结合地理地貌学理论和地形因子对数字高程模型提供的真实地貌类型进行量化分类;设计动态数据库来存储量化后的地貌信息,以提高杂波建模过程的实时性;最后基于地貌信息和后向散射系数模型构建地杂波。仿真结果表明,采用该方法构建的地杂波模型符合机载雷达所处的地貌实际情形,用作机载认知雷达的先验信息时具有真实、稳定和可靠的优势,可有效地辅助机载认知雷达提高工作性能和生存力。     

基于OpenGL的船舶视景建模系统的开发

针对船舶结构的具体特点，以面向对象思想的基础，提出了基于OpenGL的船舶视景建系统的设计方案，并结合具体项目开发实践，介绍了软件系统实现的关键技术，详细讨论了软件系统的实现过程。     

基于GL Studio的建模及其在视景仿真中的应用*

从仿真建模到软件模块的实现,较全面地介绍了一种专用虚拟仪表制作软件—GL Studio,以无人机座舱为例,详细说明了GL Studio的开发环境、建模方法及代码实现技术.在此基础上,阐述了GL Studio与Vega Prime的结合以及通信实现问题.该软件在无人机半物理仿真试验中得到了很好的应用,满足了系统对实时性和流畅性的要求.     

基于坡度信息和平面拟合的机载LiDAR点云滤波方法

提出了一种改进的滤波算法.新算法利用平面的性质和局部最低点的关系进行地面点的提取.初始的DTM拟合之后,新算法中最初用到的坡度阈值就会更新,这样DTM会包含更多细节的地形信息,从而使新算法在坡度变化复杂的区域能够实现地面点的提取.     

基于径向基函数神经网络的机载LiDAR点云空洞填补方法

机载LiDAR技术为地表三维数据的获取和DEM、DSM的构建提供了有利的条件. 由于建筑物和植被遮挡等原因,造成了点云的缺失,形成区域的空洞,给地表建模带来不便,需要对LiDAR点云数据进行插值处理以修复缺失的数据. 对径向基函数(RBF)神经网络构建插值模型进行了研究,利用该模型对点云中缺失的空洞区域进行修复. 通过利用一部分采样点对RBF神经网络进行学习训练,得到模型中参数的具体值,然后利用这些参数值对空洞区进行插值. 实验验证了RBF神经网络模型的有效性及插值精度.     

一种机载MIMO雷达大场景成像算法

针对远离场景中心的目标成像存在的参考函数失配问题,理论上分析了机载MIMO雷达成像失配函数的特性,提出了一种基于目标场景条带分割的机载MIMO雷达的大场景成像算法,并导出了成像条带分割的约束关系.该算法通过将测绘带沿距离向分割为多个窄的条带,降低了失配函数对成像结果的影响,有效增加了机载MIMO雷达的成像场景宽度.最后分别利用仿真的单目标和多目标数据对提出算法进行了测试.仿真结果表明,所提出算法是可行的,可实现宽测绘带的高分辨成像.     

基于VRML标准的大场景三维地形数据浏览系统

三维地形虚拟场景的网络浏览是近几年分布式虚拟现实技术、地理信息库技术和数字地球技术等研究重点.论述了基于VRML的LOD技术与大场景分割调度技术的三维地形虚拟场景浏览系统的设计与实现方案,并针对10241024DEM数据开发了基于Web的三维地形浏览实验系统.