矿用三维激光数字测量原理及其工程应用PDF电子书下载

1 绪论 1

1.1 三维激光数字测量技术发展现状 1

1.2 点云数据预处理及其三维可视化研究进展 3

1.3 矿用三维激光数字测量发展现状 7

2 三维激光数字测量仪工作原理及工作方式 8

2.1 三维激光数字测量仪简介 8

2.2 三维激光数字测量仪工作方式 9

2.2.1 钻孔量测 9

2.2.2 手持式 10

2.2.3 轨道式 12

2.2.4 测站式 13

2.2.5 车载式 14

2.2.6 机载式 16

2.3 三维激光数字测量仪工作原理 18

2.4 三维激光数字测量仪检定方法 19

2.5 误差来源分析 21

2.5.1 角度测量 22

2.5.2 距离测量加常数 22

2.5.3 外界气象环境条件引起的误差 23

2.5.4 反射面不同特性对测距结果的影响 23

3 点云数据结构特征及分类 25

3.1 三维激光测量点云数据结构 25

3.2 常用点云数据格式 26

3.2.1 PTX文件 26

3.2.2 PTC文件 26

3.2.3 PCD文件 27

3.2.4 DXF文件 30

3.2.5 PLY文件 33

3.3 点云数据结构特征 34

3.4 点云数据结构分类 34

4 点云数据预处理 36

4.1 点云噪声 36

4.1.1 点云数据噪声来源 36

4.1.2 常用的点云去噪算法 37

4.1.3 离群点移除 38

4.2 点云精简 39

4.2.1 点云精简方法 39

4.2.2 常用的散乱点云精简方法 39

4.2.3 点云精简算法评价 43

4.3 点云滤波 45

4.3.1 数学形态学滤波算法 45

4.3.2 移动窗口滤波算法 45

4.3.3 基于逐步加密TIN的滤波算法 46

4.3.4 基于坡度变化的滤波算法 46

4.3.5 移动曲面滤波算法 47

4.3.6 迭代最小二乘滤波算法 47

4.3.7 基于kd-tree的无序点云去噪算法 49

4.3.8 体素化滤波 51

4.3.9 点云精简滤波算例 53

4.4 滤波效果分析 54

4.4.1 定性分析 54

4.4.2 定量分析 54

4.5 小结 56

5 点云数据三维可视化及曲面重构 57

5.1 点云数据结构特征描述与提取 57

5.1.1 特征点提取 58

5.1.2 边界点的提取 61

5.1.3 特征线提取 63

5.1.4 特征线拟合 64

5.2 点云数据配准 67

5.2.1 计算机图形学图形变换基础 68

5.2.2 基于PCL的点云配准 69

5.2.3 ICP算法 72

5.2.4 基于ICP算法的精细配准 75

5.2.5 利用标定物拼接 77

5.2.6 点云配准示例 78

5.3 点云数据三维可视化 82

5.3.1 点云曲面三维重构 82

5.3.2 NURBS曲面拼接传统算法 91

5.3.3 点云曲面三维重构示例 97

6 点云三维曲面建模及其工程应用 99

6.1 采空区探测及体积计算 99

6.1.1 体积计算原理 99

6.1.2 体积计算处理流程 105

6.1.3 体积计算 108

6.1.4 地下采空区探测及体积计算实例 111

6.2 岩体结构面识别 119

6.2.1 图像分割 119

6.2.2 拓扑关系建立 124

6.2.3 岩体结构面识别 130

6.2.4 岩体结构面识别实例 133

6.3 地下开采爆破效果分析 151

6.3.1 工程背景 151

6.3.2 测试方案 151

6.3.3 测试数据 155

6.3.4 测试结果 155

6.4 空场法损失贫化统计分析 158

6.4.1 工程背景 158

6.4.2 测试方案 159

6.4.3 测试数据 161

6.4.4 测试结果 162

6.5 地下工程岩体稳定性分析 163

6.5.1 某地下储油库三维模型构建 163

6.5.2 某地下储油库三维建模方法 164

6.5.3 某地下储油库的岩体稳定性分级 167

6.5.4 三维激光数字测量结果与设计尺寸对比 172

6.5.5 三维激光数字测量结果与数值分析结果对比 173

6.5.6 基于数据对比的稳定性分析 173

7 结束语 183

参考文献 185