中国激光, 2020, 47 (5): 0510001, 网络出版: 2020-05-12   

基于激光雷达的空间物体三维建模与体积计算 下载: 1969次

LiDAR-Based Three-Dimensional Modeling and Volume Calculation for Space Objects
作者单位
1 山东理工大学机械工程学院, 山东 淄博 255049
2 兰州交通大学交通运输学院, 甘肃 兰州 730070
图 & 表

图 1. 点云处理流程图

Fig. 1. Flow chart of point cloud processing

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图 2. 坐标旋转变换示意图。(a)第一、二次旋转;(b)第三次旋转

Fig. 2. Schematic of coordinate rotation transformation. (a) First and second rotation; (b) third rotation

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图 3. 实验测量现场。(a)采集教室数据;(b)采集楼道数据;(c)采集过程中的点云可视化

Fig. 3. Experimental measurement site. (a) Collecting classroom data; (b) collecting corridor data; (c) point cloud visualization during acquisition

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图 4. 实验各步骤结果与体积计算结果

Fig. 4. Experimental results and volume calculation results

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图 5. 不同kα时的教室点云。(a) k=1, α=1.0;(b) k=1,α=1.4;(c) k=1,α=1.8;(d) k=4, α=1.0; (e) k=4, α=1.4; (f) k=4,α=1.8

Fig. 5. Classroom point clouds under different k and α. (a) k=1, α=1.0; (b) k=1,α=1.4; (c) k=1, α=1.8; (d) k=4, α=1.0; (e) k=4, α=1.4; (f) k=4, α=1.8

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图 6. 不同kα时的组合体点云。(a) k=1, α=1.0;(b) k=1,α=1.4;(c) k=1,α=1.8;(d) k=4, α=1.0; (e) k=4, α=1.4; (f) k=4,α=1.8

Fig. 6. Combination point clouds under different k and α. (a) k=1, α=1.0; (b) k=1, α=1.4; (c) k=1, α=1.8; (d) k=4, α=1.0; (e) k=4, α=1.4; (f) k=4, α=1.8

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图 7. 不同栅格边长Lv下的教室点云。(a) 0.02 m; (b) 0.06 m; (c) 0.12 m; (d) 0.18 m

Fig. 7. Classroom point clouds under different grid side length Lv. (a) 0.02 m; (b) 0.06 m; (c) 0.12 m; (d) 0.18 m

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图 8. 不同栅格边长Lv下的组合体点云。(a) 0.02 m; (b) 0.06 m; (c) 0.12 m; (d) 0.18 m

Fig. 8. Combination point clouds under different grid side length Lv. (a) 0.02 m; (b) 0.06 m; (c) 0.12 m; (d) 0.18 m

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图 9. 两个实验对象的三角网格模型。(a)教室;(b)组合体

Fig. 9. Triangular mesh model of two experimental objects. (a) Classroom; (b) combination

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表 1不同kα下教室点云滤波后数据量

Table1. Amount of point cloud of classroom after filtering under different k and α

kα
1.01.21.41.61.8
18125884834879109056292898
28214085722888439151193701
38394887749905429259194067
48546888909913389301594223

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表 2不同kα下组合体点云滤波后数据量

Table2. Amount of point cloud of combination after filtering under different k and α

kα
1.01.21.41.61.8
1219644230123239980247110252330
2223300234091242752249090253046
3227909237130243769248607251782
4230522238643244343248378251288

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表 3不同栅格边长Lv下教室和组合体的点云数据量

Table3. Amounts of point cloud for classroom and combination under different grid side length Lv

Lv /m0.020.040.060.080.100.120.140.160.18
Classroom9261974240499353134921312147721120879296272
Combination251568208663141828891645911341521306332368918145

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表 4不同参数组合下,经滤波和下采样后得到的教室点云的体积

Table4. Classroom point cloud volume after filtering and down-sampling under different parameter combinationsm3

Lv /m(k,α)
(1,1.0)(1,1.2)(1,1.4)(2,1.0)(2,1.2)(2,1.4)
0.0293.01092.94592.87292.94692.88092.830
0.0493.09793.06492.99493.04393.00292.962
0.0693.08693.06993.04093.03793.03092.986
Lv /m(k,α)
(3,1.0)(3,1.2)(3,1.4)(4,1.0)(4,1.2)(4.1.4)
0.0293.25793.20793.08793.21693.14193.068
0.0493.27593.25093.13393.19393.14493.118
0.0693.19993.14793.05693.12793.13993.068

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表 5不同参数组合下,经滤波和下采样后得到的组合体点云的体积

Table5. Combination point cloud volume after filtering and down-sampling under different parameter combinationsm3

Lv /m(k,α)
(1,1.0)(1,1.2)(1,1.4)(2,1.0)(2,1.2)(2,1.4)
0.02226.880226.663226.759226.826226.668226.559
0.04226.933226.903226.744226.860226.700226.701
0.06226.771226.712226.700226.826226.755226.595
Lv /m(k,α)
(3,1.0)(3,1.2)(3,1.4)(4,1.0)(4,1.2)(4.1.4)
0.02227.119227.051226.919226.978227.016226.932
0.04227.200227.150227.061226.956227.089227.083
0.06227.035226.954226.852226.987226.985226.907

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胡燕威, 王建军, 范媛媛, 卢云鹏, 白崇岳, 张荠匀. 基于激光雷达的空间物体三维建模与体积计算[J]. 中国激光, 2020, 47(5): 0510001. Yanwei Hu, Jianjun Wang, Yuanyuan Fan, Yunpeng Lu, Chongyue Bai, Jiyun Zhang. LiDAR-Based Three-Dimensional Modeling and Volume Calculation for Space Objects[J]. Chinese Journal of Lasers, 2020, 47(5): 0510001.

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