matlab中给三维点云数据增加随机噪声_室内外变电站三维逆向工程
matlab中给三维点云数据增加随机噪声_室内外变电站三维逆 4g视频监控向⼯程
1、⼯程概况
三维激光扫描仪作为⼀种新的空间数据获取⼿段，可⾼速、⾼精度获取物体表⾯点的三维坐标值和纹理信息，⽬前已经⼴泛⽤于⼯业制造、⼯⼚改造、规划、建筑、⽂物古迹保护、军事等⾏业；在实景建模领域，通过⽆⼈机、相机拍摄、激光扫描等技术获取数据，然后通过实景建模系统的识别运算，能够全⾃动⽣成⾼分辨率、⾼清晰度、可量测的实景三维模型，从⽽提⾼数据可视性通⽤性，简化信息获取难度，降低理解难度、减少抽象内容。 针对变电站三维实景模型，本次采⽤基于ContextcCapture的点云和照⽚融合全⾃动⽣成⾼分辨率真三维模型技术：变电站⼤范围场景采⽤背包式slam三维激光扫描点云建模，对于结构复杂区域和带有铭牌标识的电⽓设备，采⽤固定站扫描和拍照混合建模，⽣产的模型兼具激光扫描仪的⾼精度和照⽚的丰富纹理。该⽅案能够更好地获取内部管道与设施设备的信息，⼤⼤提⾼模型复建的⼯作效率。 2、⼯作流程
2.1 数据采集
(1)内部主要设备固定站三维激光扫描
本次采⽤法如330型号三维激光扫描仪器获取室内主要设备点云信息，扫描点云精度能够达到毫⽶级。根据变电站各仪器和设备分布合理规划扫描仪架站位置，为了捕捉变电站设备的每⼀个细节，将扫描仪放置在不同的位置，从⽽获取每个场景的点云；对于结构复杂区域，通过增加架站次数获取更密集点云，从⽽提⾼模型精细程度；根据现场情况本次扫描不利⽤标靶球，扫描点云数据直接基于重叠度进⾏校正和拼接。
本次固定站扫描共设置站点102个，单站扫描时间8分钟，共获取110KVGIS组合电器、220KVGIS组合电器、主变压器2台(西门⼦和ABB各⼀台)、10KV开关柜等室内主要设备三维信息，主变器由于室内光线较暗，未利⽤彩⾊扫描。
图2-1 三维激光扫描点云数据
(2)变电站附属设施和建筑背包式SLAM扫描
背包式SLAM三维激光扫描仪系统式⼀个基于SLAM(同时定位与成图)算法，集成激光雷达、惯性导航、全景相机等多种技术的室内外⼀体化三维移动测量系统。利⽤⾼精度的SLAM算法和惯性导航进⾏实时数据拼接和成图，实现厘⽶级测量的同时建⽴2D/3D地图，⼤⼤提⾼外业数据效率。
本次作业采⽤意⼤利Heron背包式扫描仪，作业精度3厘⽶，共获取九组数据。
图2-2背包式SLAM三维激光扫描仪
图2-3背包式SLAM三维激光扫描仪室外场景作业
3)主要设备模型细节照⽚采集风机变压器
基于多⽅位照⽚拍摄的实景建模技术能够更好的表达三维信息。现场照⽚严格按照实景建模软件拍照要求进⾏采集，单个场景照⽚之间重叠度需要满⾜⾃动化建模要求，避免变焦、相⽚模糊等情况。
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本次设备照⽚采集主要针对110KVGIS组合电器和220KV组合电器，共采集照⽚4188张。 图2-4 复杂设备照⽚采集
2、2 固定站扫描点云数据处理
2.2.1 点云预处理
固定站扫描利⽤法如 scene软件对点云处理。主要包括点云注册、滤波、着⾊、裁剪等预处理。
图2-5 预处理后的220KV GIS组合电器点云数据
图2-6 不带颜⾊的主变器扫描点云数据
2.2.2 点云优化处理
Terrasolid是第⼀套商业化LIDAR数据处理软件，基于Microstation开发，运⾏于Microstation系统之上，具有⼤数据、⾃动化、处理精度⾼的特点。⽤Terrasolid软件对与处理好的软件进⾏进⼀步校正和过滤处理，得到⾼精度点云数据，⽤于后期⼿动建模和⾃动化建模
图2-7利⽤Terrasolid软件优化处理后的220KV GIS组合电器点云数据
2.2.3点云数据⾃动化建模
由于点云的可视化效果不理想，需要对建云建模，构建三维实景模型。凭借ContextcCapture⾃动化建模功能和对点云数据的完美兼容，在该平台下导⼊点云数据进⾏⾃动化建模。
图2-8 CC软件点云数据⾃动化建模(220KVGIS组合电器)
图2-8 点云数据单独建模
图2-9 点云数据单独建模(不带纹理)
卷帘纱窗2.3 背包式SLAM扫描数据处理
湿法炼锌背包式SLAM扫描仪在快速扫描和拼接点云⽅⾯有较强的优势，其内业数据处理利⽤GexcelHERONDesktop完成。预处理后的点云数据⽤于后期⼿动建模，相关过程截图如下：分合闸电磁铁
图2-10 GexcelHERON Desktop 背包式扫描数据处理
图2-11 GexcelHERON Desktop 背包式扫描数据处理背包式SLAM扫描数据数据处理成果如下
图2-12开关柜背包式SLAM扫描
图2-13 室外场景背包式SLAM扫描
2.4 点云和照⽚融合建模
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