《三維雷射掃描點雲數據質量評價模型及套用研究》是依託武漢大學，由花向紅擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：三維雷射掃描點雲數據質量評價模型及套用研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：花向紅
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
數據質量問題一直是測繪領域最關心的問題之一，本課題從測量誤差傳播理論、不確定度理論和信息熵理論入手，通過研究點雲數據自身的特性，探討點雲數據質量評價的理論和方法。研究建立點雲數據空間解析度統一模型、點雲建模精度評價及其描述模型、點雲的信息量度量模型和無需構面的點雲簡化精度評價模型；研究多站點雲數據配準算法及其配準精度評價模型，導出基於標靶的多站點雲不等權整體配準模型和精度評價模型及實現的算法，推導無標靶的多站點雲不等權整體配準誤差矩陣平差模型；同時，研究建立三維雷射掃瞄器系統誤差檢校模型和檢校方案，給出野外測量精度快速檢校方法；並在此基礎上，針對變形監測的具體工程套用，研究變形監測點雲時間序列數據處理的理論和監測精度定量評價方法。本課題的研究，將解決點雲數據處理及其成果質量評價等理論與套用中的瓶頸問題，促進三維雷射掃描技術的廣泛套用，為制定其測量規範提供理論依據。
結題摘要
本項目研究成果所形成的一套點雲數據質量評價體系，可保證三維雷射掃描技術套用的可靠性和準確性。其主要成果如下： 1．導出了地面三維雷射掃瞄器光斑直徑大小的三類計算公式；構建了影響點位精度的光斑分布函式模型，給出了平均點擴散函式及平均光斑點位精度指標；構建了點雲角度解析度精度評價模型，並建立了點雲空間解析度統一模型，給出了相鄰光斑點位誤差重疊模型；構建了雷射點位誤差模型；構建了點位誤差熵模型，提出了廣義P-范分布情況下的點雲誤差熵模型，導出了點雲平均誤差熵模型；給出了誤差熵與光斑大小之間的關係；建立了掃描間隔與點位誤差熵及點位精度之間的函式關係，提出了最佳掃描間隔函式模型；提出了點雲誤差橢球評價模型及平均點位誤差橢球計算模型；建立了誤差熵與誤差橢球之間的轉換關係；構建了廣義誤差熵的點雲質量評價模型；提出了基於法向量夾角局部熵的點雲簡化方法以及基於信息熵的點雲簡化質量評價模型；開發了包含點雲配準及點雲質量評價的軟體系統。 2．提出了基於標靶的改進點雲整體配準算法和基於廣義最小二乘的非等權閉合無標靶多站點雲整體配準算法，推導出了基於四元數的點雲配準誤差評價模型；提出了點雲配準算法中異常同名點的準確探測及糾正的算法；提出了利用平面特徵和KNNS算法進行無標靶的ICP整體配準算法及其精度評價模型，構建了多站點雲不等權整體配準模型及精度評價模型，實現了點雲的整體配準和精度評價。 3．建立了三維雷射掃瞄器系統誤差檢校模型、顧及光束入射角的點位精度評定模型以及氣象誤差改正模型，提出了地面三維雷射掃瞄器自檢校法的最佳化模型，並給出了模型解算策略。 4．研究了點雲變形信息特徵，利用鄰近點搜尋算法實現離散點雲時間序列變形信息特徵提取，通過構建的KNNS-ICP算法，實現了剛體特徵點雲變形大小及方向的準確提取，形成了基於點雲切片中心的形變分析方法，提出了基於統一坐標系統下的點雲數據質量評價模型的點雲變形序列可監測性指標。 5.開發了三維雷射掃描立面測量系統軟體。研究並給出了加權整體最小二乘求解線性模型參數及精度估計方法、小波時間序列預測模型和小波去噪方法,並實現了在工程中的套用等，為三維雷射掃描的套用提供了技術保障。 項目發表論文50篇，其中，SCI 論文6篇，EI論文7篇；獲計算機軟體著作權3個；參加國際會議2次；獲測繪科技進步二等獎一項。
