镇北台及沿线的明长城遗址监测

发布时间：2017-08-10 19:06

  本文关键词：镇北台及沿线的明长城遗址监测

  更多相关文章： 三维数字化模型 大面积 非结构化 小型无人直升机 激光雷达

【摘要】：长城是中华民族的瑰宝,横穿中国东西大陆。由于自然因素和人为作用,长城正在遭受破坏,所以长城保护刻不容缓。为了有效保护明长城,国家启动了科技支撑计划项目《长城保存状态智能感知关键技术研究》。本课题是该计划项目的核心部分,其目标是建立镇北台及沿线的明长城三维数字化模型,而长城三维模型的建立可以为古长城保护提供现代技术支撑。长城具有大面积性,为了监测长城的状态,本文采用小型无人直升机搭载激光雷达系统(LiDAR:含激光测距仪、惯性测量单元、全球定位系统)和数码相机的方式对长城进行分段采集。由于三维激光扫描仪具有价格昂贵、体积大和重量大等特点,本文采用质量轻的二维激光扫描仪和舵机组合模拟三维激光扫描仪的方法。长城还具有非结构化性,本文为小型无人直升机设定一种飞行-悬停-扫描的数据采集模式来采集物体表面点云。获取到原始数据之后,在数据处理方面,首先得到每个扫描位置的三维点云图,之后采用点云配准算法进行两两匹配。然而,小型无人直升机的位置不精确会导致匹配效果变差。这个问题会随着被重建物体的面积变大而加剧,其结果往往是三维模型点云图不闭合或者分层严重。为此,本文采用图优化方法来解决上述难题。另外,本文还介绍了点云处理中常用的点云精简和点云平滑去噪算法。有了质量较好的点云数据,本文用Geomagic Studio建立并修剪三维模型。本文对陕西省榆林市的部分明长城遗址进行了三维建模工作,实验证明了上述建模方法的正确性和实用性。
【关键词】：三维数字化模型 大面积 非结构化 小型无人直升机 激光雷达
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU-87;TP274
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 课题背景与意义8-9
• 1.2 国内外发展现状9-12
• 1.3 主要研究内容12-14
• 第2章 数据采集系统设计14-24
• 2.1 硬件设计14-19
• 2.2 地面站软件19-20
• 2.3 数据采集系统的启动步骤20-21
• 2.4 数据采集方案21-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第3章 长城三维数字化模型的构建24-47
• 3.1 坐标变换25-27
• 3.2 点云拼接27-32
• 3.2.1 点云配准28-30
• 3.2.2 点云连续拼接30-32
• 3.3 点云全局优化32-42
• 3.3.1 g2o优化的原理33-36
• 3.3.2 闭环检测36-37
• 3.3.3 图优化37-39
• 3.3.4 关于图优化的讨论39-42
• 3.4 点云精简与平滑去噪42-44
• 3.4.1 点云精简42-43
• 3.4.2 平滑去噪43-44
• 3.5 构建三维数字化模型44-46
• 3.6 本章小结46-47
• 第4章 现场实验及结果分析47-54
• 4.1 实验前准备工作47-48
• 4.2 实验结果及分析48-53
• 4.3 本章小结53-54
• 结论54-55
• 参考文献55-60
• 致谢60

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5 丁展;陈志杨;沈建国;彭维;叶修梓;;点云表面曲线的手绘构造方法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2006年09期

6 徐进;柯映林;李江雄;;基于多张面和点云约束的N边域填充[J];浙江大学学报(工学版);2009年03期

7 张文革;梁新合;;重心约束的多幅点云数据融合技术[J];建设机械技术与管理;2009年10期

8 葛宝臻;项晨;田庆国;彭博;;基于曲率特征混合分类的高密度点云去噪方法[J];纳米技术与精密工程;2012年01期

9 秦绪佳;王建奇;郑红波;梁震华;;三维不变矩特征估计的点云拼接[J];机械工程学报;2013年01期

10 孙殿柱;孙肖霞;李延瑞;范志先;;一种基于最小二乘固定球法的多视点云拼合技术[J];机械设计与研究;2006年03期

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1 李文涛;韦群;杨海龙;;基于图像的点云生成和预处理[A];2011年全国通信安全学术会议论文集[C];2011年

2 蔡来良;李儒;;点云数据处理算法与实现初步研究[A];第四届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2012年

3 马国庆;陶萍萍;杨周旺;;点云空间曲线的微分信息计算及匹配方法[A];第四届全国几何设计与计算学术会议论文集[C];2009年

4 江倩殷;刘忠途;李熙莹;;一种有效的点云精简算法[A];第十五届全国图象图形学学术会议论文集[C];2010年

5 解辉;张爱武;孟宪刚;;机载激光点云快速绘制方法[A];第二十五届全国空间探测学术研讨会摘要集[C];2012年

6 李凯;张爱武;;基于激光点云的粮仓储粮数量测量方法[A];第二届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2010年

7 朱晓强;余烨;刘晓平;袁晓辉;Bill P.Buckles;;基于航拍图像和LiDAR点云的城市道路提取[A];全国第19届计算机技术与应用（CACIS）学术会议论文集（上册）[C];2008年

8 刘虎;;基于线性八叉树的点云简化与特征提取研究[A];促进科技经济结合，，服务创新驱动发展——蚌埠市科协2012年度学术年会论文集[C];2012年

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1 曹裕华 高化猛 江鸿宾;激光点云 亦真亦幻[N];解放军报;2013年

2 中国工程院院士 刘先林;四维远见的装备创新[N];中国测绘报;2012年

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1 彭检贵;融合点云与高分辨率影像的城区道路提取与表面重建研究[D];武汉大学;2012年

2 刘涌;基于连续序列自动快速拼接的全方位三维测量技术研究[D];西南交通大学;2013年

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4 金龙存;3D点云复杂曲面重构关键算法研究[D];上海大学;2012年

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6 杨德贺;面向虚拟测方系统的点云聚类与拟合理论[D];中国矿业大学（北京）;2014年

7 何朝明;离散点云处理的关键技术研究[D];西南交通大学;2007年

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