核心技术,自主创新
古建筑三维重建中,因视角遮挡、结构复杂产生大量未建模空洞。 我们提出业界创新的异构融合框架,将体素语义信息、边界几何特征与拓扑结构信息统一建模。
处理体素化输入,提供高召回率的全局语义覆盖,理论感受野达 44³ 体素格。
多尺度卷积(核尺寸 3/5/7)提取边界顶点序列特征,SE 通道注意力增强关键维度。
基于 7 维环路聚合特征进行整体判别,过滤噪声环路,提供语义约束。
多粒度几何特征提取包含 10 维顶点特征(高斯曲率、法向量方差、局部折角等)与 7 维环路聚合特征(平面性、圆形度、法向量一致性等)。 采用 Dice + Focal 复合损失函数处理类别失衡(正负样本比 1:15~1:20), Dice 系数达 0.720,IoU 达 0.564。
构建了从"空洞感知"到"导航导引"的完整技术链路。 通过 DBSCAN 密度聚类将稠密空洞顶点压缩为稀疏三维路标,经刚体变换映射至导航坐标系, 以标准化 JSON 格式交付四足机器人执行补采任务。
自适应邻域半径 ε = ρ·L_bbox,将数千空洞顶点压缩为 30-50 个稀疏路标点。
支持全站仪标定(Kabsch 算法)与 ICP 点云配准两种坐标系转换方法。
平台无关的 JSON 接口,包含路标坐标、簇大小、空间范围、置信度等元信息。
四足机器人在 PyBullet 仿真环境中采用 Trot 步态与 Pure Pursuit 路径跟踪, 结合虚拟力场法实时避障。仿真验证 15 个路标点全部成功到达, 总行驶距离 28.7m,任务时间 89.3s,零碰撞。
自研有限元求解器 ICFEP,结合姚仰平院士原创的 UH 统一硬化本构理论 (国家自然科学二等奖),实现古建筑砖石土复合介质复杂力学响应的精准预测。
已成功应用于比萨斜塔修复分析等国际经典工程案例,充分验证普适性与可靠性。