基于地基激光雷達(dá)點(diǎn)云的樹(shù)木三維結(jié)構(gòu)自動(dòng)重建技術(shù)研究.pdf

1、樹(shù)木是自然界中最為常見(jiàn)的植被之一，其種類(lèi)繁多、姿態(tài)各異，充分體現(xiàn)著大自然鬼斧神工的創(chuàng)作力。隨著科技的推進(jìn)和發(fā)展，人們希望和需要在計(jì)算機(jī)虛擬空間里模擬出自然界的真實(shí)場(chǎng)景，以便于后續(xù)在科研、娛樂(lè)、生活中的使用，因此樹(shù)木作為自然界中最為普遍的組成成員，就自然的成為了極為重要的組成部分，同時(shí)也因?yàn)樗鼈兗姺睆?fù)雜的姿態(tài)，使得其結(jié)構(gòu)建模過(guò)程難度非常。隨著三維激光掃描技術(shù)的發(fā)展，使得基于幾何結(jié)構(gòu)的樹(shù)木枝干精細(xì)建模成為可能。本文針對(duì)基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的樹(shù)木枝干

2、模型自動(dòng)重建技術(shù)，進(jìn)行了如下幾個(gè)方面的研究：
　　1)針對(duì)地基激光雷達(dá)作業(yè)時(shí)需多角度多站掃描的特點(diǎn)，研究實(shí)現(xiàn)了標(biāo)靶自動(dòng)化配準(zhǔn)方法，從而極大的減少了野外采集數(shù)據(jù)的工作量以及簡(jiǎn)化了后期進(jìn)行數(shù)據(jù)配準(zhǔn)的復(fù)雜性。
　　2)研究適合樹(shù)木枝干點(diǎn)云數(shù)據(jù)特點(diǎn)的局部最優(yōu)化聚類(lèi)方法，并使用合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)解決海量點(diǎn)云數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和查詢(xún)效率問(wèn)題。文中將采用Kd樹(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行點(diǎn)云組織和管理，并使用K-平均聚類(lèi)方法來(lái)得到最大程度保留樹(shù)木枝干彎曲延伸特征的點(diǎn)云

3、集合。
　　3)骨架點(diǎn)提取及骨架線(xiàn)連接方法研究。該部分是基于點(diǎn)云的樹(shù)木枝干模型重建方法中最為核心的研究?jī)?nèi)容。骨架結(jié)構(gòu)主要包含四大關(guān)鍵參數(shù)，即骨架點(diǎn)位置、骨架點(diǎn)半徑、骨架點(diǎn)方向以及骨架點(diǎn)間的連接關(guān)系。本文對(duì)關(guān)鍵參數(shù)的求解給出了圓柱擬合和圓擬合兩種解決方案，并通過(guò)大量真實(shí)數(shù)據(jù)的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。
　　4)點(diǎn)云重采樣及表面結(jié)構(gòu)重建?；诠羌茳c(diǎn)參數(shù)研究實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)云數(shù)據(jù)重新生成，并由重新生成點(diǎn)云數(shù)據(jù)的過(guò)程和特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)間連接關(guān)系，從而