融合地面與機(jī)載LiDAR的建筑物三維重建.pdf

1、建筑物信息對(duì)城市的建設(shè)和規(guī)劃，社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展有著重大影響，如何快速、有效地獲取城市建筑物三維空間信息成為目前研究的熱點(diǎn)。本文針對(duì)數(shù)字城市建設(shè)建筑物三維建模中如何構(gòu)建各個(gè)立面的問(wèn)題，融合地面與機(jī)載LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)，采用全局閾值平面擬合濾波算法，精確地提取出建筑物平面目標(biāo)，根據(jù)空間幾何信息對(duì)建筑物進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)與幾何校準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)建筑物的三維模型構(gòu)建。具體研究工作如下:
　　(1)研究基于特征線的半自動(dòng)點(diǎn)云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)融合方法。重點(diǎn)研究了半

2、自動(dòng)配準(zhǔn)融合方法中的特征線定位，對(duì)方法進(jìn)行改進(jìn)，利用法向量約束求取平坦度得到平坦度差值，提取特征線。結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的特殊性，在地理概略粗定位的基礎(chǔ)上，利用ICP算法拼接特征線，實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)數(shù)據(jù)配準(zhǔn)融合，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證算法的可行性，對(duì)不同特征線下的配準(zhǔn)效果進(jìn)行分析比較。利用地理概略粗定位與特征線精定位的方法能較好地進(jìn)行地面與機(jī)載LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)融合，配準(zhǔn)融合的效果與選取的特征線密切相關(guān)。
　　(2)改進(jìn)一種利用斜率進(jìn)行平面擬合的濾波

3、算法。在歸納總結(jié)國(guó)內(nèi)外學(xué)者在相關(guān)問(wèn)題的研究基礎(chǔ)之上，對(duì)該算法的閾值處理部分進(jìn)行改進(jìn)，針對(duì)算法中閾值具有模糊性等問(wèn)題，預(yù)先對(duì)建筑物平面分類，利用總體最小二乘法的思想進(jìn)行全局閾值估計(jì)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析比較算法改進(jìn)前后的精確度，分析其可行性。采用總體最小二乘法的全局閾值平面擬合濾波算法可以優(yōu)化平面擬合的過(guò)程，并能一定程度地提高平面擬合的準(zhǔn)確性。
　　(3)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的三維重建。選擇具有代表性的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)建筑物平面的空間幾何關(guān)系進(jìn)行分

4、析，對(duì)平面的平整度與傾斜度進(jìn)行計(jì)算，在此基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)平面的空間校準(zhǔn)，對(duì)校準(zhǔn)后的建筑物平面進(jìn)行三維重建。進(jìn)行空間幾何關(guān)系校準(zhǔn)后的建筑物平面具有精度更高、適應(yīng)性更強(qiáng)的特點(diǎn)，更好地反映了建筑物的細(xì)部空間三維信息;融合地面與機(jī)載LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)的建筑物三維重建能更精細(xì)地反映建筑物真實(shí)三維信息，但其自動(dòng)化程度仍有待提高。
　　研究表明，基于特征線的半自動(dòng)點(diǎn)云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)方法能較好地融合地面與機(jī)載點(diǎn)云數(shù)據(jù)，但該方法明顯受所選取特征線的影響;改進(jìn)