基于点云数据的预处理算法研究

论文摘要

三维激光扫描技术作为21世纪的高新技术,具有非接触、高精度、数据采集快、采集信息全等优点,在逆向工程、文物保护以及一些快速应急行业都发挥着巨大的作用,同时也给测绘行业带来又一场大的变革。但是伴随着“互联网+”时代的到来,数据量的提升对数据处理速度提出了新的要求。传统测绘“先外业,后内业”的工作模式效率低下。而一些操作繁琐点云处理软件虽然能够进行点云处理,但是其对于操作人员的专业知识要求较高,而且精度得不到保障。如何在保证一定精度的前提下实现对海量点云数据的快速处理,让大众看到数字化成果,实现测绘工作实时性,已经成为如今亟待解决的一大难题。本文针对这一问题,对三维激光扫描技术的工作原理、工作流程、不同设备的参数配置进行了深入学习与研究。以地基式三维激光扫描仪为硬件基础,以Visual Studio 2015为编程平台,对点云去噪、点云配准及模型重构进行实现。首先是对点云数据格式的学习与研究,并针对不同的点云数据格式对其解决方法进行了深入研究,其次针对普遍存在的散乱点云数据,结合多个点云实例,对点云数据去噪、点云配准拼接、点云模型重构以及模型纹理映射等方面进行了一系列研究与学习。在研究过程中,本文通过在特征点提取之前对点云降采样的方法,解决了大型点云数据特征点提取耗时的问题。并将其在Geomagic Studio软件中建模以及精度显示。结果表明,点云数据的处理效率与处理后的点云精度基本达到与专业软件相近的预期目标。

论文目录

致谢

摘要

abstract

第一章绪论

1.1 研究背景及意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 点云去噪国内外研究现状

1.2.2 点云配准国内研究现状

1.3 本文研究的主要内容

第二章三维激光扫描技术

2.1 三维激光扫描技术的工作原理

2.2 三维激光扫描仪的分类及应用

2.2.1 三维激光扫描仪的分类

2.2.2 三维激光扫描的应用

2.3 三维激光扫描的一般技术流程（地基式三维激光扫描仪）

2.4 三维激光扫描技术的特点与其他测量技术的区别

2.4.1 三维激光扫描技术与全站仪测量的区别

2.4.2 三维激光扫描技术与摄影测量技术的区别

2.5 Reigl VZ-1000的介绍

2.6 本章小结

第三章点云数据去噪算法

3.1 点云噪声数据来源

3.2 点云数据格式及分类

3.2.1 点云数据格式

3.2.2 点云数据分类

3.3 点云噪声去除方法

3.3.1 有序点云数据去噪算法

3.3.2 无序点云数据去噪算法

3.4 点云噪声数据的去除

3.4.1 条件滤波

3.4.2 统计滤波

3.4.3 半径滤波

3.5 本章小结

第四章点云数据配准算法

4.1 基于特征点云配准

4.2 基于无特征的点云配准

4.2.1 ICP算法

4.2.2 RANSAC算法

4.3 本文配准方法

4.4 本章小结

第五章点云模型重构与纹理映射

5.1 点云模型重构

5.2 模型纹理映射

5.3 本章小结

第六章总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 俞浩

导师: 高飞,黄北新

关键词: 三维激光扫描技术,点云数据,去噪,配准,模型重建

来源: 合肥工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 自然地理学和测绘学

单位: 合肥工业大学

分类号: P225.2

总页数: 77

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