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基于3D LiDAR的郁闭果园导航方法研究
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作者 张智刚 鲍开元 +3 位作者 张闻宇 丁凡 童宗易 周富康 《华南农业大学学报》 北大核心 2025年第5期707-718,共12页
【目的】解决郁闭果园环境下果树纵向间距大,全球卫星导航系统(Global navigation satellite system,GNSS)信号不可用的问题。【方法】以轮式喷雾机器人为研究平台、郁闭芒果园为试验环境,提出一种基于三维激光雷达(Three-dimensional l... 【目的】解决郁闭果园环境下果树纵向间距大,全球卫星导航系统(Global navigation satellite system,GNSS)信号不可用的问题。【方法】以轮式喷雾机器人为研究平台、郁闭芒果园为试验环境,提出一种基于三维激光雷达(Three-dimensional light detection and ranging, 3D LiDAR)的导航方法。在激光点云数据预处理方面,首先校正激光雷达安装误差,使用姿态与航向参考系统(Attitude and heading reference system, AHRS)对3D LiDAR获得的点云位置进行地形补偿,用“布料”滤波算法(Cloth simulation filter, CSF)去除地面点云数据,基于点云欧式距离的改进统计滤波方法,既去除了噪声点云又保留了较远距离果树点云。基于3D LiDAR点云扫描特点和三角形不等式条件,设计一种带有聚类体心约束的自适应距离阈值计算方法,将获得的体心位置投影到导航坐标系X-Y平面,获得树干点云的聚类体心位置。应用牛顿插值法(Newton’s interpolation, NIL)对体心位置数据进行插值,插值完成后使用随机采样一致性算法(Random sample consensus, RANSAC)进行导航路径拟合,即NIL-RANSAC。采用最小二乘法(Least squares method, LSM)和RANSAC验证导航路径提取的准确性和可靠性,直接获取导航路径进行对比试验。采用线性二次型调节器(Linear quadratic regulator, LQR)进行路径跟踪控制。【结果】CSF在郁闭果园环境中可有效去除杂草和凹凸不平的地面点云,平均处理时间仅为0.03 s。在15 m范围内自适应距离阈值欧式聚类成功率可达95%以上。LQR实现了路径跟踪控制,NIL-RANSAC、RANSAC和LSM最大横向偏差分别为0.26、0.32和0.42 m,NIL-RANSAC的标准差最小,仅为0.09 m。NILRANSAC路径拟合方法的导航精度优于RANSAC和LSM,完整导航算法的平均耗时小于100 ms。【结论】NILRANSAC方法能够满足郁闭果园下环境导航的精确性和实时性要求,可为果园地面装备自主导航提供参考。 展开更多
关键词 郁闭果园 3d lidar 欧式距离 聚类 导航路径
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基于3D LiDAR感知的大田花生长势信息获取
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作者 胡炼 刘于轩 +5 位作者 臧英 何杰 汪沛 黄俊威 黄培奎 赵润茂 《华中农业大学学报》 北大核心 2025年第4期102-112,共11页
为实现大田环境下快速准确获取作物株高、冠幅等长势信息,以花生为研究对象,采用3D LiDAR感知技术获取大田花生点云数据,经配准、去噪等处理,构建三维点云模型;基于KD-TREE的点云植株分割算法对大田花生植株点云数据进行单株分割,采用... 为实现大田环境下快速准确获取作物株高、冠幅等长势信息,以花生为研究对象,采用3D LiDAR感知技术获取大田花生点云数据,经配准、去噪等处理,构建三维点云模型;基于KD-TREE的点云植株分割算法对大田花生植株点云数据进行单株分割,采用体素网格法估计植株体积、旋转卡壳法提取株高和最大冠幅,获取花生长势信息;在花生种植试验区域分别采集3个不同时期花生植株得到点云数据,采用3D LiDAR感知技术开展花生单株分割和提取株高与最大冠幅的验证试验,考察长势信息获取精度,采用召回率与精确率对结果进行精度评价。结果显示,大田花生单株分割的召回率与精确率均可达84%以上,表明该方法应用于大田花生点云数据分割具有较好的准确性与完整性;将提取的花生株高与最大冠幅等参数与人工测量值进行对比,3个时期植株高度的平均绝对百分比误差分别为6.271%、4.368%和4.986%,最大冠幅的平均绝对百分比误差分别为7.114%、5.606%和4.541%,株高均方根误差分别为0.010、0.015和0.027 m,最大冠幅均方根误差分别为0.011、0.020和0.021 m;株高数据线性回归决定系数分别为0.888、0.951和0.842,最大冠幅数据线性回归决定系数分别为0.934、0.932和0.927,表明使用点云测量可实现花生表型参数高精度、非破坏性提取。 展开更多
关键词 大田花生 3dlidar 长势信息 点云分割
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基于3D LiDAR SLAM的定位与制图方法研究 被引量:2
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作者 蒋欣 《测绘与空间地理信息》 2024年第3期96-99,共4页
针对GNSS在室内环境中无法准确定位的问题,本文采用3D LiDAR SLAM算法实现在上述环境中的高精度定位,同时构建高质量三维点云地图。本文主要针对传感器数据预处理、LiDAR SLAM前端匹配、LiDAR SLAM后端优化、三维点云地图构建4个部分进... 针对GNSS在室内环境中无法准确定位的问题,本文采用3D LiDAR SLAM算法实现在上述环境中的高精度定位,同时构建高质量三维点云地图。本文主要针对传感器数据预处理、LiDAR SLAM前端匹配、LiDAR SLAM后端优化、三维点云地图构建4个部分进行系统的研究。通过搭建实验平台并设计真实场景下的定位与建图实验,验证3D LiDAR SLAM算法的有效性。实验结果表明,在复杂的室内场景中,3D LiDAR SLAM的定位精度可到达分米级,建图精度可达到厘米级。 展开更多
关键词 激光雷达 3d lidar SLAM 室内定位
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A Random Fusion of Mix 3D and Polar Mix to Improve Semantic Segmentation Performance in 3D Lidar Point Cloud
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作者 Bo Liu Li Feng Yufeng Chen 《Computer Modeling in Engineering & Sciences》 SCIE EI 2024年第7期845-862,共18页
This paper focuses on the effective utilization of data augmentation techniques for 3Dlidar point clouds to enhance the performance of neural network models.These point clouds,which represent spatial information throu... This paper focuses on the effective utilization of data augmentation techniques for 3Dlidar point clouds to enhance the performance of neural network models.These point clouds,which represent spatial information through a collection of 3D coordinates,have found wide-ranging applications.Data augmentation has emerged as a potent solution to the challenges posed by limited labeled data and the need to enhance model generalization capabilities.Much of the existing research is devoted to crafting novel data augmentation methods specifically for 3D lidar point clouds.However,there has been a lack of focus on making the most of the numerous existing augmentation techniques.Addressing this deficiency,this research investigates the possibility of combining two fundamental data augmentation strategies.The paper introduces PolarMix andMix3D,two commonly employed augmentation techniques,and presents a new approach,named RandomFusion.Instead of using a fixed or predetermined combination of augmentation methods,RandomFusion randomly chooses one method from a pool of options for each instance or sample.This innovative data augmentation technique randomly augments each point in the point cloud with either PolarMix or Mix3D.The crux of this strategy is the random choice between PolarMix and Mix3Dfor the augmentation of each point within the point cloud data set.The results of the experiments conducted validate the efficacy of the RandomFusion strategy in enhancing the performance of neural network models for 3D lidar point cloud semantic segmentation tasks.This is achieved without compromising computational efficiency.By examining the potential of merging different augmentation techniques,the research contributes significantly to a more comprehensive understanding of how to utilize existing augmentation methods for 3D lidar point clouds.RandomFusion data augmentation technique offers a simple yet effective method to leverage the diversity of augmentation techniques and boost the robustness of models.The insights gained from this research can pave the way for future work aimed at developing more advanced and efficient data augmentation strategies for 3D lidar point cloud analysis. 展开更多
关键词 3d lidar point cloud data augmentation RandomFusion semantic segmentation
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基于3D LiDAR的矿山无人驾驶车行驶边界检测 被引量:9
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作者 陈龙 司译文 +2 位作者 田滨 檀祖冰 王永涛 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期2140-2146,共7页
路沿检测是矿区无人驾驶的关键技术之一,所得路沿信息可用于辅助无人矿车的感知、规划和定位。准确的路沿检测与路沿图构建同时也是高精地图构建中的首要步骤,通过机器学的方法可以在现有路沿点的基础上初步构建道路结构拓扑。与传统的... 路沿检测是矿区无人驾驶的关键技术之一,所得路沿信息可用于辅助无人矿车的感知、规划和定位。准确的路沿检测与路沿图构建同时也是高精地图构建中的首要步骤,通过机器学的方法可以在现有路沿点的基础上初步构建道路结构拓扑。与传统的卡尔曼框架下的路沿跟踪所不同的是,笔者提出了基于占用栅格思想的路沿跟踪方案。所谓占用栅格,即根据传感器感知到的障碍物信息来对全局范围内的场景进行构建的一种方法。由于矿区环境下的路沿具有高度不确定性,所以需要用一种由包含概率信息的模型找出最高可能性是路沿的位置,而基于八叉树的结构正好可以满足这一需求。笔者通过将每一帧点云实时栅格化来筛选路面候选栅格,然后以环压缩为主进行多特征的路沿检测,其中栅格是一种应用已经非常广泛的点云结构,根据矿山道路本身具有的粗粒度特性,将特征检测扩展到以每一个扇形单元格为不可分割的基本单元,在提高了检测效率的同时,也避免了很多路面凹凸所带来的干扰。路沿的跟踪策略采用基于八叉树的三维占用栅格,融合多帧检测结果,建立全局路沿地图,将传统的二维的占用栅格图的概念扩展到了三维的仅包含路沿属性的全局障碍物图。实际矿区道路检测结果表明,笔者提出的针对矿山非结构化道路的路沿检测算法可以准确地实现对矿山道路边界的检测,并可以满足无人矿车驾驶的实时性。 展开更多
关键词 矿山 3d lidar 路沿检测 建图 无人驾驶
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顾及空间关系的3D LiDAR铁路支持装置自动提取 被引量:1
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作者 杨元维 张跃 +3 位作者 高贤君 马冰洁 郭申奥 许磊 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期2066-2076,共11页
为了提高不同类型支持装置在不同场景中的提取可靠性及精度,提出顾及空间关系的3D LiDAR支持装置自动提取算法.通过对GNSS轨迹点抽稀处理获取关键轨迹点,对原始数据进行分层、分块处理,获取原始点云支柱,支持装置数据区域.通过邻域搜索... 为了提高不同类型支持装置在不同场景中的提取可靠性及精度,提出顾及空间关系的3D LiDAR支持装置自动提取算法.通过对GNSS轨迹点抽稀处理获取关键轨迹点,对原始数据进行分层、分块处理,获取原始点云支柱,支持装置数据区域.通过邻域搜索获取支柱中心点,依据其与轨迹点和支持装置搜索层的空间关系构建空间索引.以该索引为驱动实现支持装置的初提取,获取含有接触线的支持装置,引入柱状搜索、参数化投影滤波的方式滤除接触线点云,实现提取结果的优化.经过测试可知,该算法对提取支持装置的MIoU均超过93%,Dice系数均超过94%,可以兼顾多类型支持装置,具有较强的鲁棒性和应用价值. 展开更多
关键词 接触网检测 空间索引 三维激光点云 支持装置提取 点云邻域搜索
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3D LiDAR感知的植物行信息提取方法与试验 被引量:1
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作者 赵润茂 朱政 +3 位作者 陈建能 范国帅 王麒程 黄培奎 《华南农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期628-637,共10页
【目的】针对林间或冠层下等卫星信号严重遮挡的区域,提出一种面向农业机器人导航环境感知的低成本3D激光雷达(LiDAR)点云信息处理与植物行估计方法。【方法】利用直通滤波器滤除感兴趣区域外的目标无关点;提出均值漂移聚类、扫描区域... 【目的】针对林间或冠层下等卫星信号严重遮挡的区域,提出一种面向农业机器人导航环境感知的低成本3D激光雷达(LiDAR)点云信息处理与植物行估计方法。【方法】利用直通滤波器滤除感兴趣区域外的目标无关点;提出均值漂移聚类、扫描区域自适应的方法分割每棵植物主干,垂直投影主干点云估算中心点;利用最小二乘法拟合主干中心,估计植物行。分别在开阔地的仿真果园与水杉树林进行模拟试验与田间试验,以植物行向量与正东方夹角为指标,计算本研究提出的方法识别的植物行信息与GNSS卫星天线定位测得的植物行真值间的角度误差。【结果】采用提出的3D LiDAR点云信息处理与植物行估计方法,模拟试验和田间试验对植物行识别误差平均值分别为0.79°和1.48°,最小值分别为0.12°和0.88°,最大值分别为1.49°和2.33°。【结论】车载3D LiDAR能够有效估计水杉树植物行。该研究丰富了作物识别思路与方法,为无卫星信号覆盖区域的农业机器人无图导航提供了理论依据。 展开更多
关键词 农业机器人 3d激光雷达 点云处理 植物行识别 视场自适应 植物主干分割
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基于3D LiDAR传感器的多级关联目标跟踪算法
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作者 胡功林 唐向阳 《传感器与微系统》 2026年第2期150-155,共6页
针对自动驾驶系统中多目标跟踪(MOT)技术的性能提升需求,提出了一种基于3D激光雷达(LiDAR)传感器的新型3D MOT方法。该方法通过融合短期与长期关联的多级关联机制增强目标匹配鲁棒性:短期关联利用连续帧间目标运动的连续性,长期关联则... 针对自动驾驶系统中多目标跟踪(MOT)技术的性能提升需求,提出了一种基于3D激光雷达(LiDAR)传感器的新型3D MOT方法。该方法通过融合短期与长期关联的多级关联机制增强目标匹配鲁棒性:短期关联利用连续帧间目标运动的连续性,长期关联则评估检测与轨迹的一致性,并引入图卷积网络(GCN)量化匹配程度,同时通过维护非活动轨迹池减少长时遮挡导致的ID切换。在KITTI数据集上的实验表明,所提方法实现了75.65%的高阶跟踪精度(HOTA)指标,较3D MOT的基准方法(AB3DMOT)提升5.66%,且ID切换次数(IDS)减少74次,验证了其在复杂道路环境中具有更高的跟踪准确性与稳定性。 展开更多
关键词 3d激光雷达 目标跟踪 多级关联 图卷积网络
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基于3D格网与哈希表的车载LiDAR点云八叉树索引 被引量:6
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作者 冯义从 岑敏仪 +1 位作者 杨晓芸 张同刚 《测绘科学》 CSCD 北大核心 2014年第6期104-107,共4页
针对车载LiDAR数据海量化趋势,以及高效的点云索引构建和邻域搜索算法的至关重要性,本文结合3D规则格网和线性八叉树算法优势,以及哈希表检索的高效性,提出了基于3D格网和哈希表的八叉树索引算法。通过对车载LiDAR所获取的点云数据进行... 针对车载LiDAR数据海量化趋势,以及高效的点云索引构建和邻域搜索算法的至关重要性,本文结合3D规则格网和线性八叉树算法优势,以及哈希表检索的高效性,提出了基于3D格网和哈希表的八叉树索引算法。通过对车载LiDAR所获取的点云数据进行相关试验,试验结果表明该方法应用于海量点云索引构建和邻域查找具有高效性。 展开更多
关键词 车载lidar 点云 3d格网 哈希表 八叉树
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LiDar点云指导下特征分布趋同与语义关联的3D目标检测 被引量:2
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作者 郑锦 蒋博韬 +1 位作者 彭微 王森 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1700-1715,共16页
针对现有基于伪点云的3D目标检测算法精度远低于基于真实激光雷达(Light Detection and ranging,LiDar)点云的3D目标检测,本文研究伪点云重构,并提出适合伪点云的3D目标检测网络.考虑到由图像深度转换得到的伪点云稠密且随深度增大逐渐... 针对现有基于伪点云的3D目标检测算法精度远低于基于真实激光雷达(Light Detection and ranging,LiDar)点云的3D目标检测,本文研究伪点云重构,并提出适合伪点云的3D目标检测网络.考虑到由图像深度转换得到的伪点云稠密且随深度增大逐渐稀疏,本文提出深度相关伪点云稀疏化方法,在减少后续计算量的同时保留中远距离更多的有效伪点云,实现伪点云重构.本文提出LiDar点云指导下特征分布趋同与语义关联的3D目标检测网络,在网络训练时引入LiDar点云分支来指导伪点云目标特征的生成,使生成的伪点云特征分布趋同于LiDar点云特征分布,从而降低数据源不一致造成的检测性能损失;针对RPN(Region Proposal Network)网络获取的3D候选框内的伪点云间语义关联不足的问题,设计注意力感知模块,在伪点云特征表示中通过注意力机制嵌入点间的语义关联关系,提升3D目标检测精度.在KITTI 3D目标检测数据集上的实验结果表明:现有的3D目标检测网络采用重构后的伪点云,检测精度提升了2.61%;提出的特征分布趋同与语义关联的3D目标检测网络,将基于伪点云的3D目标检测精度再提升0.57%,相比其他优秀的3D目标检测方法在检测精度上也有提升. 展开更多
关键词 3d目标检测 伪点云 语义关联 分布趋同 注意力感知
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基于无人机LiDAR和倾斜摄影数据的3D产品制作 被引量:5
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作者 周智勇 高林营 李维平 《城市勘测》 2022年第2期1-4,共4页
研究利用无人机分别搭载小型LiDAR和五镜头倾斜相机获取的点云和倾斜影像作为数据源,开展外业像控点及外业打点实测,通过结合实景三维建模、点云过滤、正射纠正、裸眼测图等多种技术手段,形成制作数字高程模型(DEM)、数字正射影像(DOM)... 研究利用无人机分别搭载小型LiDAR和五镜头倾斜相机获取的点云和倾斜影像作为数据源,开展外业像控点及外业打点实测,通过结合实景三维建模、点云过滤、正射纠正、裸眼测图等多种技术手段,形成制作数字高程模型(DEM)、数字正射影像(DOM)、数字线划图(DLG)产品的技术路线,经试验表明效率和精度良好,具有一定的推广应用价值。 展开更多
关键词 lidar 倾斜影像 实景三维建模 数字高程模型 数字正射影像 数字线划图
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一种灰度体素结构分割模型下的机载LiDAR 3D滤波算法 被引量:6
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作者 王丽英 赵元丁 《地球信息科学学报》 CSCD 北大核心 2020年第11期2118-2127,共10页
针对现有的基于机载LiDAR数据的滤波算法未能充分利用数据提供的所有信息及其所采用的数据结构表达复杂、存在信息损失等缺陷,提出了一种灰度体素结构分割模型下的机载LiDAR 3D滤波算法。算法首先以综合利用机载LiDAR数据的高程及强度... 针对现有的基于机载LiDAR数据的滤波算法未能充分利用数据提供的所有信息及其所采用的数据结构表达复杂、存在信息损失等缺陷,提出了一种灰度体素结构分割模型下的机载LiDAR 3D滤波算法。算法首先以综合利用机载LiDAR数据的高程及强度信息为目的将点云数据规则化为灰度(体素内激光点的平均强度的离散化表示)体素结构,然后基于各体素间的空间连通性和灰度相似性准则,将灰度体素结构分割并标记为若干个3D连通区域,最后依据地面与其它目标的高差特性提取与其对应的3D连通区域。算法优势在于:基于体素结构设计,为3D滤波算法;综合利用了地面目标的几何及辐射特征,对比传统滤波算法可应用于更复杂的场景;滤波结果为3D地面体素形式,可直接用于创建地面3D模型。实验采用国际摄影测量与遥感协会(International Society for Photogrammetry and Remote Sensing,ISPRS)提供的不同密度的机载LiDAR基准测试数据测试了邻域尺度参数的敏感性及提出的算法的有效性,并和其他经典滤波算法做对比。定量评价的结果表明,51邻域为最佳空间邻域尺度;点云密度为0.67点/m2的数据集1的滤波平均完整率、正确率及质量分别为0.9611、0.9248及0.8934;点云密度为4点/m2的数据集2的滤波平均完整率、正确率及质量分别为0.8490、0.8531及0.7404;对比其全经典滤波算法本文算法在高密度点云数据滤波时表现更佳。 展开更多
关键词 激光雷达 滤波 体素结构 3d连通区域 几何特征 辐射特征 分割 高斯混合模型
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机载LiDAR+Civil 3D在植被茂密山区边坡设计土石方概算中的应用 被引量:3
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作者 刘国超 马会姣 《城市勘测》 2022年第1期114-116,121,共4页
针对高陡山区植被覆盖,原始地形获取困难,边坡设计后由于缺少设计模型,土石方概算无参考模型的难点,本文拟通过机载LiDAR+Civil 3D的组合方式,利用机载LiDAR无接触、高精度、多回波的特点获取植被茂密山区的原始地形,结合Civil 3D参数... 针对高陡山区植被覆盖,原始地形获取困难,边坡设计后由于缺少设计模型,土石方概算无参考模型的难点,本文拟通过机载LiDAR+Civil 3D的组合方式,利用机载LiDAR无接触、高精度、多回波的特点获取植被茂密山区的原始地形,结合Civil 3D参数化、三维化数字建模特点,获取测区的设计模型,从而解决土石方概算的原始模式和设计模型获取难点,最后结合工程实例并通过与CASS计算结果对比,验证此方法的精度。 展开更多
关键词 lidar Civil 3d BIM 边坡设计 土方量概算
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利用灰度体元模型的机载LiDAR 3D 道路提取 被引量:1
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作者 王丽英 段孟柳 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第11期2439-2447,共9页
面向机载LiDAR数据的道路提取算法的常用数据结构存在局限:2D格网及TIN表达多次回波数据时存在的信息损失会影响提取结果的完整性且提取结果为2D形式;点云的空间结构及拓扑信息难以利用,由此导致算法设计的困难.为此,提出了一种基于灰... 面向机载LiDAR数据的道路提取算法的常用数据结构存在局限:2D格网及TIN表达多次回波数据时存在的信息损失会影响提取结果的完整性且提取结果为2D形式;点云的空间结构及拓扑信息难以利用,由此导致算法设计的困难.为此,提出了一种基于灰度体元模型的3D道路提取算法.算法首先将LiDAR数据规则化为灰度体元模型(灰度为体元内LiDAR点的平均强度值的量化表示);然后选取道路种子体元进而搜寻并标记种子及其3D连通区域为道路体元;最后利用数学形态学优化提取结果.基于ISPRS提供的包含不同复杂程度的城区路网LiDAR数据测试“邻域尺度”和“灰度差阈值”参数的敏感性及提出的算法的精度.实验结果表明:56邻域为最佳邻域尺度、2为最佳灰度差阈值;道路提取的平均质量、完整度及正确率分别为70%、86.77%及81.13%;对相对平坦的单层路网及起伏较大的复杂路网均可成功提取. 展开更多
关键词 激光雷达 道路提取 灰度体元模型 强度 三维
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Estimating underground mine ventilation friction factors from low density 3D data acquired by a moving LiDAR 被引量:8
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作者 Curtis Watson Joshua Marshall 《International Journal of Mining Science and Technology》 EI CSCD 2018年第4期650-655,共6页
Ventilation system analysis for underground mines has remained mostly unchanged since the Atkinson method was made popular by Mc Elroy in 1935. Data available to ventilation technicians and engineers is typically limi... Ventilation system analysis for underground mines has remained mostly unchanged since the Atkinson method was made popular by Mc Elroy in 1935. Data available to ventilation technicians and engineers is typically limited to the quantity of air moving through any given heading. Because computer-aided modelling, simulation, and ventilation system design tools have improved, it is now important to ensure that developed models have the most accurate information possible. This paper presents a new technique for estimating underground drift friction factors that works by processing 3 D point cloud data obtained by using a mobile Li DAR. Presented are field results that compare the proposed approach with previously published algorithms, as well as with manually acquired measurements. 展开更多
关键词 Mine ventilation Mine design Mobile mapping Roughness estimation Friction factors lidar3d point clouds
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基于全局位姿优化的移动机器人3D激光融合定位与建图 被引量:2
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作者 杨鸥 章文誉 +2 位作者 汪步云 程军 许德章 《计算机测量与控制》 2025年第4期209-216,共8页
基于工厂车间无人化智能仓储的移动机器人自主定位和导航需求,设计了基于全局位姿优化和改进LOAM算法的3D激光SLAM导航方法;前端里程计算法融合了激光雷达和IMU数据,采用ICP点云配准算法进行激光点云特征点匹配,通过初始定位流程及线段... 基于工厂车间无人化智能仓储的移动机器人自主定位和导航需求,设计了基于全局位姿优化和改进LOAM算法的3D激光SLAM导航方法;前端里程计算法融合了激光雷达和IMU数据,采用ICP点云配准算法进行激光点云特征点匹配,通过初始定位流程及线段匹配技术,实现机器人在全局地图中的动态定位,包括惯性导航位姿推算,地图匹配的位姿计算和动态重定位;后端优化算法包括位姿图构建,基于Scan Context的回环检测,全局位姿优化等;利用整个轨迹上的所有观测数据来构建机器人的位姿图,比较不同时间点的Scan Context确定机器人是否回到了之前访问过的位置,将里程计、回环检测和RTK数据作为约束,对全局位姿进行优化;通过无人叉车型移动机器人定位建图与导航实验验证了改进算法的有效性,实验结果显示,所设计的SLAM算法能够实现室内环境下机器人自主定位和导航,重复定位误差和偏移量均小于±10 mm,达到了工业应用的要求,系统鲁棒性好。 展开更多
关键词 3d激光雷达 三维点云 位姿估计 移动机器人 同时定位与建图
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基于地形级实景三维模型与机载LiDAR点云快速生产DEM的技术方法
17
作者 杨小梅 黄芳 +2 位作者 刘乾会 张浩 李和平 《科技创新与应用》 2025年第27期144-148,共5页
随着倾斜摄影技术的发展和实景三维建设的不断推进,对DEM的现势性和精度要求日益提高,为解决由于贵州地形复杂、地貌破碎带来的DEM构建成本高、精度低、工作量大等问题,该文进行基于地形级实景三维模型与机载LiDAR点云快速构建DEM的技... 随着倾斜摄影技术的发展和实景三维建设的不断推进,对DEM的现势性和精度要求日益提高,为解决由于贵州地形复杂、地貌破碎带来的DEM构建成本高、精度低、工作量大等问题,该文进行基于地形级实景三维模型与机载LiDAR点云快速构建DEM的技术研究,优化生产技术方法,总结DEM数据生产的工艺流程和关键技术,并通过项目验证解决方案,形成快速、精确、高效、低成本的生产模式,为DEM生产工作全面开展提供有力支撑。 展开更多
关键词 地形级实景三维模型 倾斜摄影 机载lidar点云 高精度 快速构建DEM
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联合LiDAR、高光谱数据及3D-CNN方法的树种分类 被引量:6
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作者 毛英伍 郭颖 +2 位作者 张王菲 苏勇 关塬 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期73-83,共11页
【目的】探究三维卷积神经网络(3D-CNN)在高光谱数据支持的树种分类中的有效网络构建方式,以提高树种分类精度。【方法】以美国加利福尼亚州内华达山脉南部为研究区,LiDAR数据获取的森林冠层高(CHM)进行单木分割并以此为补充建立样本,... 【目的】探究三维卷积神经网络(3D-CNN)在高光谱数据支持的树种分类中的有效网络构建方式,以提高树种分类精度。【方法】以美国加利福尼亚州内华达山脉南部为研究区,LiDAR数据获取的森林冠层高(CHM)进行单木分割并以此为补充建立样本,改进一种结构更简单、分类精度更高且无需对高光谱数据进行预处理的3D-CNN网络结构用于森林树种识别。【结果】相较于常规机器学习分类方法【支持向量机(SVM),随机森林(RF)】、传统二维卷积神经网络模型(2D-CNN)及最新多光谱分辨率三维卷积神经网络(MSR 3D-CNN)模型,本研究提出的3D-CNN模型对树种总体分类精度为99.79%,平均交并比(MIoU)为99.53%。与SVM和RF分类结果相比,本研究构建的3D-CNN模型总体分类精度提高5%左右,且具有对树种边界提取更加准确、椒盐现象更少发生的特点;与2D-CNN相比,总体分类精度提高10%左右,MIoU提高7%左右;与MSR 3D-CNN相比,总体精度相差不大,但在训练和测试过程中,本模型耗时远远小于MSR 3D-CNN模型。【结论】本研究改进的3D-CNN模型结构能够高效对原始高光谱影像进行树种分类并制图,可有效提高树种分类的精度。 展开更多
关键词 高光谱 lidar 卷积神经网络 树种分类 3d-CNN
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基于LiDAR点云特征补全的雪天无人车目标检测
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作者 朱凌云 王海洋 《汽车工程》 北大核心 2025年第6期1133-1143,共11页
在降雪气候条件下,雪花颗粒对激光雷达的干扰会导致点云特征缺失,严重影响LiDAR三维目标检测模型的准确性。本文提出一种基于Transformer架构的雪天点云特征补全检测算法:首先设计点云损失补全模块,通过多头注意力机制与混合密度网络联... 在降雪气候条件下,雪花颗粒对激光雷达的干扰会导致点云特征缺失,严重影响LiDAR三维目标检测模型的准确性。本文提出一种基于Transformer架构的雪天点云特征补全检测算法:首先设计点云损失补全模块,通过多头注意力机制与混合密度网络联合提取原始点云缺失特征;其次构建编码器-解码器结构实现缺失特征生成,并开发融合重定义模块通过通道注意力机制实现特征对齐;最后优化预测框输出策略提升检测可靠性。在CADC数据集上,汽车与行人检测精度分别提升2.06%和2.73%;在KITTI数据集上3类目标平均精度提升1.51%。通过量化分析降雪强度与点云生成数量的影响规律,验证了本文所提方法的鲁棒性和工程适用性。 展开更多
关键词 激光雷达 降雪气候 点云补全 三维目标检测 自动驾驶
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A 3D approach to reconstruct continuous optical images using lidar and MODIS 被引量:3
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作者 HuaGuo Huang Jun Lian 《Forest Ecosystems》 SCIE CSCD 2015年第3期230-242,共13页
Background: Monitoring forest health and biomass for changes over time in the global environment requires the provision of continuous satellite images. However, optical images of land surfaces are generally contaminat... Background: Monitoring forest health and biomass for changes over time in the global environment requires the provision of continuous satellite images. However, optical images of land surfaces are generally contaminated when clouds are present or rain occurs.Methods: To estimate the actual reflectance of land surfaces masked by clouds and potential rain, 3D simulations by the RAPID radiative transfer model were proposed and conducted on a forest farm dominated by birch and larch in Genhe City, Da Xing’An Ling Mountain in Inner Mongolia, China. The canopy height model(CHM) from lidar data were used to extract individual tree structures(location, height, crown width). Field measurements related tree height to diameter of breast height(DBH), lowest branch height and leaf area index(LAI). Series of Landsat images were used to classify tree species and land cover. MODIS LAI products were used to estimate the LAI of individual trees. Combining all these input variables to drive RAPID, high-resolution optical remote sensing images were simulated and validated with available satellite images.Results: Evaluations on spatial texture, spectral values and directional reflectance were conducted to show comparable results.Conclusions: The study provides a proof-of-concept approach to link lidar and MODIS data in the parameterization of RAPID models for high temporal and spatial resolutions of image reconstruction in forest dominated areas. 展开更多
关键词 lidar OPTICAL Temporal interpolation 3d model HIGH
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