Обоснование способов внешнего ориентирования цифровых моделей горных выработок, получаемых по результатам съемок лазерно-сканирующими системами

• Автор: Выстрчил, Михаил Георгиевич
• Шифр специальности: 25.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 167 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ФОРМУЛИРОВАНИЕ ЗАДАЧИ ВНЕШНЕГО ОРИЕНТИРОВАНИЯ СКАНОВ И ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ СПОСОБОВ ЕЕ РЕШЕНИЯ

1.1 Общие сведения о наземной лазерно-сканирующей съемке

1.1.1 Принципиальная схема работы наземной лазерно-сканирующей системы

1.1.2 Способы представления результатов лазерно-сканирующей съемки

1.2 Формулировка задачи внешнего ориентирования сканов

1.3 Существующие способы решения задачи внешнего ориентирования сканов..

1.3.1 Прямой способ определения элементов внешнего ориентирования

1.3.2 Аналитический способ ориентирования моделей, основанный на наличии набора опорных точек

1.3.3 Автокорреляционное ориентирование сканов, по аналогии формы

перекрывающихся участков
ГЛАВА 2 ВНЕШНЕЕ ОРИЕНТИРОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ФИКСИРОВАННОГО НАБОРА ОПОРНЫХ ТОЧЕК
2.1 Типы марок внешнего ориентирования
2.2 Определение критерия граничной интенсивности
2.3 Способы определения геометрического центра марок внешнего
ориентирования
2.3.1 Способ определения центра марки, основанный на зависимости
интенсивности отраженного сигнала от угла падения луча
2.3.2 Способ определения центра марки внешнего ориентирования как центра
тяжести воксельного представления скана марки
2.4. Точность определения центра марки внешнего ориентирования
2.5 Определение погрешности элементов внешнего ориентирования при ориентировании по опорным точкам
2.5.1 Выбор исследуемых геометрических конфигураций марок внешнего ориентирования
2.5.2 Алгоритм моделирования внешнего ориентирования сканов
2.5.3 Выбор задаваемых значений погрешности определения марок внешнего ориентирования
2.5.4 Результаты моделирования внешнего ориентирования сканов
2.5.5 Проверка полученных зависимостей погрешности элементов внешнего ориентирования от положения марок внешнего ориентирования
2.6 Определение границ, соответствующих требуемой точности модели
2.7 Определение времени работы на станции
2.8 Выбор оптимального расстояния между станциями сканирования
ГЛАВА 3 АВТОКОРРЕЛЯЦИОННЫЙ АЛГОРИТМ ВЗАИМНОГО
ОРИЕНТИРОВАНИЯ МОДЕЛЕЙ (ЮР-АЛГОРИТМ)
3.1 Принцип 1СР-алгоритма
3.1.1. Нахождение начального приближения между моделями
3.1.2 Выбор точек, участвующих в решении
3.1.3 Выбор области поиска и поиск соответствующих точек
3.2 Подготовка моделей для проведения взаимного ориентирования по 1СР-алгоритму
3.3 Причины возникновения шумовых точек в моделях и способы их фильтрации
3.3.1 «Граничные» шумы
3.3.2 Шумы, вызываемые движущимися объектами
3.3.3 Одиночные шумовые точки
3.3.4 Шумы, вызываемые преломлением луча от отражающих поверхностей
3.4 Способы разряжения точечных моделей
3.5 Опыт создания модели отвала с ориентированием моделей по 1СР-алгоритму
3.6 Способы оценки качества моделей, получаемых по результатам лазерно-сканирующей съемки
3.7 Использование теории случайных функций для оценки точности результирующей модели
ГЛАВА 4 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЛАЗЕРНО-СКАНИРУЮЩЕГО ХОДА НА ОСНОВЕ НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ
ВНЕШНЕГО ОРИЕНТИРОВАНИЯ
4Л Особенности лазерно-сканирующей съемки подземных горных выработок. Л
4.2 Лазерно-сканирующая съемка подземных горных выработок по методу лазерно-сканирующего хода
4.3 Недостатки и возможные альтернативы методу лазерно-сканирующего хода
4.4 Идея предлагаемой методики проведения лазерно-сканирующей съемки подземных горных выработок
4.5 Определение поправки за несоответствие высоты центра визирной марки и фазового центра сканера
4.6 Выполнение предлагаемой методики лазерно-сканирующей системой IMAGER 5
4.7 Применение ICP-алгоритма при ориентировании сканов подземных горных
выработок
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Данный тип марок получил распространение при съемке инженерных сооружений и при исполнительных съемках объектов, предусматривающих неоднократное использование марок [81].
Ко второй группе относятся объемные марки внешнего ориентирования, определение геометрического центра которых происходит на основе знания их формы и размеров. Наиболее распространенными формами марок являются цилиндры, сферы и полусферы. Использование объемных фигур в качестве марок внешнего ориентирования позволяет равноточно определять их центр независимо от угла установки относительно лазерно-сканирующей системы, а также упростить размещение марок при проведении работ на открытых пространствах.
Небольшие размеры марок внешнего ориентирования, продиктованные удобством полевых работ, а также ошибки измерений лазерно-сканирующей системы, в большинстве случаев, делают невозможным определение положения центра марки путем прямого вписывания требуемого тела в облако точек по методу наименьших квадратов. Кроме того, определение марки внешнего ориентирования в штатном режиме работы большинства лазерно-сканирующих систем предполагает сканирование небольшого сектора вокруг точки, предположительно относящейся к марке, в максимально возможном для прибора разрешении. Ширина сектора сканирования марки может задаваться вручную пользователем или выбирается программой автоматически, с условием, что марка будет отсканирована полностью, даже если начальная точка поиска попала на ее край.
Таким образом, помимо самой марки внешнего ориентирования на скан попадает множество точек фона, окружающего марку, шумов, образующихся в результате дивергенции лазерного луча и «срыва» точек с грани марки, вследствие одновременного попадания лазерного пятна на поверхность марки и фоновые объекты. Случайность расположения шумовых и фоновых точек делает невозможным их автоматическое отделение от точек, относящихся к марке, непосредственно по их положению в модели.