地面三維激光點云處理關(guān)鍵技術(shù)與實現(xiàn).pdf

1、隨著激光掃描技術(shù)的發(fā)展，地面三維激光掃描儀能夠方便、快捷地獲得地面目標(biāo)海量的三維點云數(shù)據(jù)。這使得地面三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)從傳統(tǒng)的制造業(yè)擴(kuò)展到工程測量、大型建筑的變形監(jiān)測、文物保護(hù)和三維數(shù)字化城市的場景重建等方面。因此，基于地面三維激光掃描點云數(shù)據(jù)的處理技術(shù)迅速發(fā)展起來，成為一門新興技術(shù)。 本文在全面總結(jié)和分析該技術(shù)在三維重建的理論、方法和應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合本文研究課題，北京市教委重點科研基金重點項目：面向古建筑大尺

2、度結(jié)構(gòu)主動提取與自動三維重建機(jī)理研究和國家自然科學(xué)基金項目：基于地面影像測量的古建筑三維結(jié)構(gòu)提取研究，針對該項技術(shù)中的若干關(guān)鍵問題，著重從以下三個方面進(jìn)行了深入研究： (1)點云數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)。本文對點云數(shù)據(jù)去噪、數(shù)據(jù)平滑、數(shù)據(jù)精簡等技術(shù)進(jìn)行了深入分析，并且針對不同類型的點云數(shù)據(jù)研究和實現(xiàn)了所應(yīng)采取的具體處理方法，深入研究了點云數(shù)據(jù)預(yù)處理的所應(yīng)遵循的一般原則。 (2)點云數(shù)據(jù)的分割方法。點云數(shù)據(jù)分割是點云數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵之

3、一，是點云特征提取、曲面重建的基礎(chǔ)與核心。本文通過對國內(nèi)外點云數(shù)據(jù)區(qū)域分割算法對比研究，總結(jié)各種點云分割算法的優(yōu)點及不足，提出了八方向矢量的DBSCAN(Density-BasedSpatialClusteringofApplicationswithNoise)聚類分割算法，此方法克服了基于邊的和基于面進(jìn)行點云數(shù)據(jù)分割方法的缺陷，具有良好的抗噪聲性，并且能夠發(fā)現(xiàn)任意形狀和大小的類。 (3)點云數(shù)據(jù)的三角網(wǎng)格化及紋理映射。本文對點

4、云數(shù)據(jù)的三角網(wǎng)格化進(jìn)行了深入的研究，通過對國內(nèi)外三角剖分算法的比較分析，結(jié)合了局部三角剖分算法和三角形生長算法的優(yōu)點，提出了一種新的三角網(wǎng)格化的算法，提高了建網(wǎng)速度，改善了建網(wǎng)效果。在三角網(wǎng)格化的基礎(chǔ)上，給出了一個有效的紋理映射算法。該算法本質(zhì)是一個基于點云三角網(wǎng)格模型進(jìn)行紋理映射的方法，適用于一般的從二維到三維點云三角網(wǎng)格模型。主要思想是利用獲取的紋理圖片與三維網(wǎng)格模型上的點一一對應(yīng)起來，進(jìn)行紋理映射生成真實感的三維模型，使點云模型也