【产学研】基于车载激光扫描的大规模城市场景三维建模项目

近几年，随着三维激光扫描技术的不断发展和完善,车载激光扫描技术的应用越来越广泛。三维激光扫描技术不同于传统的高精度测绘技术，它主要面向高精度逆向三维建模及重构。传统的测绘技术主要用于单点精确测量，但用于建模工作时就力所难及了，因为描述目标结构的完整属性需要采集大量的测绘点，少则几万个，多则几百万个以上，这样才能将目标完整地“搬”到电脑中来,在现代高精度传感技术的辅助下就能解决这个问题，三维激光扫描技术就属于此类全自动高精度立体扫描技术。

三维激光扫描技术的应用面非常宽广。正向建模技术(如由人工操作的CATIA、UG、CAD等)的对称应用称为逆向建模技术(如从实体或实景中直接还原出模型)。逆向建模可以将设计、生产、实验、使用等过程中的变化内容重构出来，然后进行各种结构特性分析(如形变、应力、效能、过程、工艺、姿态、预测等)、检测、模拟、仿真、CIMS、CMMS、虚拟现实、柔性制造、虚拟制造、虚拟装配等，这对于有限元分析、工程力学分析、流体动力分析等软件来说是非常重要的，对于精度适合的工作还可以进行后处理测绘、计量等。

中国科学院深圳先进院与快包合作的基于车载激光扫描的大规模城市场景三维建模项目，就是车载激光扫描技术的应用实例。

项目优势：

1、车载激光扫描点云数据的去噪与增强

利用车载激光扫描系统沿城市街道进行场景正面扫描，直接获取场景的三维点云数据；利用遥控无人机加载全景数据成像系统沿事先设计好的线路低空俯视拍摄待重建的城市区域，获取城市上方的彩色视频图像数据；对获取的原始点云数据进行各种预处理：计算噪声分布、三维点云数据与视频图像数据的配准、基于车辆行进路线和点云数据空间分布的场景分块、场景中前景“道路、树木、行人、汽车等”与后景“建筑物”的分离。

2、基于点云数据的城市主要场景（如建筑物、树木）的快速三维建模、基于点云与图像融合数据的建筑物建模等关键技术

分别基于激光扫描三维点云数据和由视频图像得到的三维点云数据重建出城市场景的正面模型和俯视模型，重点重建对象包括建筑物、树木、街道等。然后对这两种模型进行配准、融合，得到一个比较统一完整的城市场景三维模型，并基于获取的图像信息帖在模型上贴好纹理。

在场景主要景物建筑物、树木等的三维重建过程中，为解决输入数据不完整、不精确、数据量极大而景物表面外形复杂的难题，我们重点研究下面的内容：自顶向下的几何建模方法、基于先验知识的三维建模方法、基于用户交互的场景三维重建、基于噪声分布的三维重建、基于激光扫描数据与视频数据融合的城市场景三维重建。

关于快包与“产学研”

产学研即产业、学校、科研机构等相互配合，发挥各自优势，形成强大的研究、开发、生产一体化的先进系统并在运行过程中体现出综合优势。产学研合作是指企业、科研院所和高等学校之间的合作，通常指以企业为技术需求方，与以科研院所或高等学校为技术供给方之间的合作，其实质是促进技术创新所需各种生产要素的有效组合。

快包一直致力推动智能产业的发展，通过构建外包平台的形式促进智能产品方案供需双方的合作。如今快包携手“产学研”旨在让科研走进市场。为此快包整理了一系列来自研究机构以及高校的科研团队资料，推出大型产学研系列专题文章。通过展示他们的项目案例促进智能产业界对他们更深层次的了解。这些团队能够提供攻坚技术和前沿核心技术，精准解决一些较大企业的技术实现难题。

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