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
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k和α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k和α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k和α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
k | α |
---|
1.0 | 1.2 | 1.4 | 1.6 | 1.8 |
---|
1 | 81258 | 84834 | 87910 | 90562 | 92898 | 2 | 82140 | 85722 | 88843 | 91511 | 93701 | 3 | 83948 | 87749 | 90542 | 92591 | 94067 | 4 | 85468 | 88909 | 91338 | 93015 | 94223 |
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表 2不同k和α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
k | α |
---|
1.0 | 1.2 | 1.4 | 1.6 | 1.8 |
---|
1 | 219644 | 230123 | 239980 | 247110 | 252330 | 2 | 223300 | 234091 | 242752 | 249090 | 253046 | 3 | 227909 | 237130 | 243769 | 248607 | 251782 | 4 | 230522 | 238643 | 244343 | 248378 | 251288 |
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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 /m | 0.02 | 0.04 | 0.06 | 0.08 | 0.10 | 0.12 | 0.14 | 0.16 | 0.18 |
---|
Classroom | 92619 | 74240 | 49935 | 31349 | 21312 | 14772 | 11208 | 7929 | 6272 | Combination | 251568 | 208663 | 141828 | 89164 | 59113 | 41521 | 30633 | 23689 | 18145 |
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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) |
---|
0.02 | 93.010 | 92.945 | 92.872 | 92.946 | 92.880 | 92.830 | 0.04 | 93.097 | 93.064 | 92.994 | 93.043 | 93.002 | 92.962 | 0.06 | 93.086 | 93.069 | 93.040 | 93.037 | 93.030 | 92.986 | Lv /m | (k,α) | (3,1.0) | (3,1.2) | (3,1.4) | (4,1.0) | (4,1.2) | (4.1.4) | 0.02 | 93.257 | 93.207 | 93.087 | 93.216 | 93.141 | 93.068 | 0.04 | 93.275 | 93.250 | 93.133 | 93.193 | 93.144 | 93.118 | 0.06 | 93.199 | 93.147 | 93.056 | 93.127 | 93.139 | 93.068 |
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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) |
---|
0.02 | 226.880 | 226.663 | 226.759 | 226.826 | 226.668 | 226.559 | 0.04 | 226.933 | 226.903 | 226.744 | 226.860 | 226.700 | 226.701 | 0.06 | 226.771 | 226.712 | 226.700 | 226.826 | 226.755 | 226.595 | Lv /m | (k,α) | (3,1.0) | (3,1.2) | (3,1.4) | (4,1.0) | (4,1.2) | (4.1.4) | 0.02 | 227.119 | 227.051 | 226.919 | 226.978 | 227.016 | 226.932 | 0.04 | 227.200 | 227.150 | 227.061 | 226.956 | 227.089 | 227.083 | 0.06 | 227.035 | 226.954 | 226.852 | 226.987 | 226.985 | 226.907 |
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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.