传统的虚拟现实（VR）技术通过人为建模的方式生成室内三维地图模型，存在速度慢、模型与现实物体尺度之间存在偏差的问题。鉴于此，提出基于VR的移动机器人的真实环境三维建模系统。首先通过视觉同时定位与建图（SLAM）技术快速地获取室内的高精度稠密三维点云地图；其次将三维点云通过曲面重建算法重建为室内三维模型并导入到unity 3D中；然后借助VR设备将室内三维模型置于三维立体的虚拟环境中；最后通过视觉SLAM技术实现移动机器人在室内环境的重定位，实时映射机器人在模型中的位姿，完成交互。利用视觉SLAM技术构建三维地图模型不仅快速，解决了场景尺度偏差的问题，且实现地图的重复使用。同时VR技术也使操作人员可以获得强烈的沉浸感，从而更好地理解机器人的工作环境。

激光扫描建模中通常采用一次匹配技术，但是室外三维景观处于三维环境下，一次匹配会导致大量激光点云数据特征丢失，导致室外景观三维建模效果差。提出基于二次匹配技术的室外景观三维激光建模方法。首先，在三维激光扫描技术中引入SFM方法，以此获取完整的点云数据，选取控制点进行初始配准，通过ICP算法精确配准两种点云数据。为提高点云数据的融合性，针对数据颜色等特征进行二次匹配，实现点云数据融合。最后，使所有点云数据在同一坐标中，将融合过的点云数据进行去噪、滤波和点云拼接等预处理，将数据中的两种曲面进行拟合并导入三维软件中，实现室外景观建模。试验结果表明，所提方法的三维景观建模立体水平较高，建模效果清晰，精度较高。

溜井作为矿山开采系统的重要组成部分，其形变程度直接关系着矿山的安全生产。针对传统矿山安全检测方法存在数据采集效率低、精度差且缺少适用的分析方法等问题，提出基于实时定位与建图（simultaneous localization and mapping，SLAM）技术的矿山溜井形变安全检测方法。首先设计了基于SLAM技术的手持式激光扫描仪在溜井内部的数据获取方法，并对其进行数据预处理，得到完整的点云数据；然后利用Delaunay生长法构建溜井实体模型，提取指定位置的断面信息，最终准确分析其内部形变情况。以山东某金矿溜井为例，在不同时间段获取两期点云数据，试验结果表明，基于SLAM技术的移动测量方法能够准确、全面地获取溜井内部的三维数据，且能够满足溜井后期治理工作的精度要求。

根据三维视景仿真场景实时性要求高的特点，对三维模型的建模及优化提出了更高要求。综合利用Multigen Creator和Terra Vista等软件，以“MQ-1捕食者”无人机为例，在虚拟现实技术的基础上，利用构造无人机模型过程中的自由度(DOF)控制技术、模型数据库优化技术和纹理映射技术等关键技术来实现对无人机动态实体模型的构建和任务飞行的模拟。对以无人机为主体的虚拟环境视景仿真建模关键技术进行研究，实现对无人机等视景仿真模型的构建、虚拟环境的建模，生成高效、优化的模型，为后续实时仿真应用以及在三维模型的优化以及地形、影像和地理信息系统(GIS)数据的相互精确匹配上，打下坚实基础。

以3ds Max脚本(MAXScript)建模为主、手动组合变电站建筑物单体为辅,提出一种基于三维激光扫描点云数据的变电站三维模型构建方法。所提方法能够解决变电站三维建模中手工建模效率低和模型可扩展性差等问题。以云南省富源县某110 kV变电站三维建模为例展开实验,实验结果表明,所提方法在一定程度上可满足精度要求,并且能够降低变电站的建模成本,提高变电站的建模效率。

针对传统超声波检测方法的不足, 本文提出红外热波无损检测技术检测钢轨轨脚两侧的裂纹, 在 ANSYS有限元分析软件中对钢轨轨脚裂纹红外热波无损检测实验进行了数值模拟分析, 并搭建了钢轨裂纹红外热波检测实验的实验平台, 对仿真结果进行了验证。钢轨轨底裂纹红外热波无损检测实验仿真主要包括 3部分: 建立钢轨实体模型并对其进行网格划分, 热流密度模拟热波载荷施加在钢轨轨脚表面进行求解分析, 对求解结果生成钢轨轨脚表面的温度分布云图和温度随时间变化曲线图。仿真与实验结果表明: 红外热波无损检测方法可以弥补传统超生波检测方法的不足, 可以检测得到钢轨轨底两侧的裂纹。

针对多视角下老龄人异常行为检测问题, 利用3D人体数据和多线性子空间分析方法, 从时间、视角和空间动作特征对其进行了研究。首先通过三维结构光传感器获取人体扫描点云数据, 并进行点云精简和人体表面重建。然后提取人体点云数据的表面曲率特征, 并将其映射到二维彩色图像中, 构成彩色动作特征图。通过提取特定时长内所有动作的彩色特征图, 生成基于曲率的彩色动作能量图模型, 并使用2D-PCA对彩色动作能量特征图进行降维。最后运用基于张量分析的多线性子空间分析方法, 对多视角下降维后的数据进行视角无关的特征提取, 并完成异常行为的分类和识别。实验结果表明, 该方法切实可行, 可将其应用于助老机器人和老龄人监护等相关领域。

单架机载预警雷达探测性能会受到空域覆盖盲区和多普勒盲区的限制。在分析空域覆盖盲区和多普勒盲区的基础上，建立了机载预警雷达探测范围的三维模型。仿真结果表明，可视化三维模型使机载预警雷达对监视区域内各高度层目标的空域覆盖更加直观，而且可以给出雷达动态威力范围。多机载预警雷达进行协同探测，不仅可以改善对监视区域的空域覆盖，还可以互相弥补多普勒盲区。

提出了一种海天目标三维实时红外场景的仿真方法。首先建立了场景的3D物理模型,然后根据黑体辐射理论分别计算出背景与目标的红外辐射特性。考虑到气温对成像的影响,以及探测器分别对3~5 μm与8~12 μm波段的响应率,根据物体的表观温度对视场内的红外图像进行显示。最后将背景与目标进行融合得到最终的仿真场景。通过提出的方法对海面天空背景的建模与红外仿真以及水面舰艇的建模与红外仿真得到的三维实时红外仿真场景效果逼真与实测图像接近。

通过分析三维激光扫描系统获取的点云数据，得到了利用点云数据构建三维模型的技术、方法和流程。介绍了利用地面三维激光扫描仪获取点云数据的过程以及结合RiSCAN PRO软件和Geomagic Studio软件进行建模的方法。对原始测量的点云数据进行处理（去除噪声，平滑，对多站点数据做拼接配准，提取目标建筑物等）得到正确和完整的目标建筑物的表面信息，然后构建三角网建立它的三维表面模型，最后通过所拍的照片进行纹理映射得到真实的三维模型。实验结果表明，利用上述方法可以有效地处理三维激光扫描获取的点云数据，实现对建筑物快速三维可视化建模。