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海云激光点云单点拼接技术

  • 分类:新闻资讯
  • 作者:海达数云
  • 发布时间:2021-08-20 16:19
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【概要描述】点云拼接是三维激光扫描仪点云后处理流程中非常重要的一个步骤。海达数云“三维激光点云拼接软件HD TLS Scene”新推出了一种简便快速高精度的拼接方式—单点拼接技术。

海云激光点云单点拼接技术

【概要描述】点云拼接是三维激光扫描仪点云后处理流程中非常重要的一个步骤。海达数云“三维激光点云拼接软件HD TLS Scene”新推出了一种简便快速高精度的拼接方式—单点拼接技术。

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  • 作者:海达数云
  • 发布时间:2021-08-20 16:19
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  点云拼接是三维激光扫描仪点云后处理流程中非常重要的一个步骤。

  扫描作业过程中,受室内场景、视场角度、地物遮挡等因素限制,通常需进行多站扫描。作业过程需要通过拼接使点云形成整体,最后利用整体点云复原整个作业场景进行后续成果生产。因此,点云拼接的精度和效率直接影响后处理成果质量与效率。

  目前,三维激光扫描仪点云常用拼接方式包括:多点拼接、标靶拼接、后视拼接以及全自动拼接。多点拼接选点数量多,影响拼接效率;后两者需架设标靶或控制点,增加了外业负担;全自动拼接对于外业采集要求较高,比如视觉追踪技术需要在光线较好条件下进行、测站之间不能间隔太远、重复区域要大、室内无法进行指北和定位等。

  针对传统地面站拼接中存在这些问题,海达数云“三维激光点云拼接软件HD TLS Scene”新推出了一种简便快速高精度的拼接方式——单点拼接技术。

  一、技术原理

  单点拼接技术仅需选择一组同名点对,即可完成两站点云拼接。

  单点拼接算法处理流程主要由局部粗拼接、局部精度优化以及全局精度优化三个全自动步骤构成,依托于海达数云自研的多层级点云技术,能够实现点云快速拼接。

单点拼接技术流程图

  二、技术特点

  海云单点拼接技术,通过选择一对同名点,使用局部粗拼接和两步拼接优化相结合的方式,可快速完成多站点云的拼接。拼接后的点云整体重合精度高,同时具有选点少、场景稳定性高、拼接速度快、选点容错性好等优点。

  01、选点少

  仅需要一对同名点,即可实现两站点云精拼接,减少了选点的数量。当测站数量达到几十甚至上百站时,效率提升非常明显。

  02、稳定性高

  经过多种场景工程应用,该技术不仅能够适应室内、户外建筑、街道、立面等常见的场景,而且在许多复杂的场景中,仍然能够获得较高拼接质量的结果,具有良好的场景稳定性。

  03、速度快

  该技术基于海云多层级点云数据特性,一方面,满足了多测站点云拼接的精度要求;另一方面,解决了海量点云拼接所带来的耗时长问题,对于高密度扫描测站依然能够快速地获得高精度的拼接结果。

  经过七组场景点云测试。其中,每组场景存在多个测站,对每组场景多个拼接对时间进行统计,结果如下表所示。

  最长耗时为7.17s,平均最长耗时为1.6s,不超过2.0s。(拼接内存占用最高不超过800M)

  04、选点容错性好

  该技术选点容错性好,当同名点选点误差处于一定范围内时,如下图所示,配准站中绿色圈内点为正确同名点,选择红圈中具有一定误差的点进行拼接,仍可获得正确的拼接结果。

 

配准前   配准后

  05、拼接精度高

  单点拼接技术,经过多种场景工程应用验证,两站点云拼接精度可达到1cm精度水平。

 三、工程应用

  01、户外场景

  该组为某电力项目点云,特点是场景范围大,存在建筑、电力塔等许多标志性地物,特征点较多并且点云有效重叠度高。

  电力塔场景-拼接前(整体)

  电力塔场景-拼接后(整体)

  电力塔场景-拼接后(局部-电力塔)

  电力塔场景-拼接后(局部-电力线)

  02、地下停车场场景

  该组场景为地下停车场点云,特点是场景较小,点云以面状结构为主,特征点主要为墙壁角点、消防箱等物体,相似度高。

  地下停车场-拼接前(整体)

  地下停车场-拼接后(整体)

 地下停车场-拼接后(局部俯视图)

  03、外立面场景

  该组为某外立面改造项目点云,场景主要为大片面状结构,首先,平面点云缺少特征信息。其次,由于扫描角度、场景限制等原因,建筑正面点云密度高,而侧面点云稀少,无法提供侧面约束,传统拼接结果易产生水平偏移。

  外立面-拼接前(整体)

外立面-拼接后(整体)

 外立面-拼接后(局部-阳台)

  综上所述,海达数云这次推出的激光点云单点拼接新技术,具有简便、快速、精度高等特点,大幅提升点云拼接效率,可广泛适用于各种室内外场景。

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