顾及平面特征的点云拼接方法研究

发布时间：2021-08-02 10:43

　　近年来,地面三维激光扫描仪在众多领域得到了广泛应用,在信息化时代扮演着越来越重要的角色。地面三维激光扫描仪的硬件得到了迅速发展,但是数据处理具有一定的滞后。地面三维激光扫描仪采用测站坐标系,相邻测站采集数据的坐标系不统一。为了使不同测站的点云数据坐标系统一,需要进行点云拼接。点云拼接是点云数据处理的第一步,点云拼接的精度影响后续数据处理的精度,因此,点云拼接也是数据处理的关键一步。论文针对点云拼接进行了研究,研究工作主要从点云粗拼接、点云分割、点云精拼接三个方面展开。论文的主要创新点如下:（1）基于点云数据的平面特征,提出了一种引入RANSAC算法的点云自动拼接模型。该模型利用RANSAC算法实现数据集和模型集中同名平面的自动匹配,进而实现两站点云自动拼接。随机从数据集和模型集中各抽取三个平面,利用平面参数计算坐标系转换参数,将坐标系转换参数作用于数据集。计算数据集中每一个平面与模型集中所有平面的夹角,设置夹角阈值,平面夹角小于阈值的两个平面为同名平面,然后利用同名平面参数计算坐标系转换参数。实验结果证明:当相邻测站中同名平面完全重叠、同名平面部分重叠和相邻测站平面个数不同时,本文算法... 

【文章来源】：战略支援部队信息工程大学河南省

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 研究背景、目的、意义
        1.2.1 研究背景
        1.2.2 研究目的、意义
    1.3 点云拼接研究现状
        1.3.1 特征法
        1.3.2 辅助法
        1.3.3 直接法
    1.4 研究思路
    1.5 论文章节安排
第二章 点云拼接基础理论
    2.1 点云拼接定义
    2.2 坐标转换经典模型
        2.2.1 坐标转换的物理意义
        2.2.2 Bursa-Wlof模型
        2.2.3 四元数模型
        2.2.4 奇异值分解模型
        2.2.5 罗德里格模型
        2.2.6 四种坐标转换模型的优缺点
    2.3 点云拼接常用方法
        2.3.1 基于平面的点云拼接
        2.3.2 基于法向量的ICP拼接算法
    2.4 本章小结
第三章 基于平面特征的点云自动拼接
    3.1 基于霍夫变换提取平面
        3.1.1 点云法向量计算
        3.1.2 提取平面
        3.1.3 平面拟合
    3.2 基于平面自动匹配的点云拼接
        3.2.1 平面自动匹配的基础
        3.2.2 平面特征自动匹配
    3.3 实验结果与分析
    3.4 本章小结
第四章 顾及面型的改进ICP点云精准拼接方法
    4.1 点云分割与曲面拟合
        4.1.1 基于RANSAC的点云分割
        4.1.2 基于MLS的曲面拟合
    4.2 改进的ICP点云拼接
        4.2.1 改进原理
        4.2.2 基于点云分割的ICP拼接
    4.3 实验结果与分析
        4.3.1 混合面状点云拼接
        4.3.2 平面面状点云拼接
        4.3.3 曲面面状点云拼接
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 论文的主要工作与总结
    5.2 今后工作展望
致谢
参考文献
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]三维激光扫描点云数据处理研究进展、挑战与趋势[J]. 杨必胜,梁福逊,黄荣刚.  测绘学报. 2017(10)
[2]点云信息提取研究进展和展望[J]. 张继贤,林祥国,梁欣廉.  测绘学报. 2017(10)
[3]基于改进RANSAC算法的道路直线提取方法[J]. 吴剑亮,李艳,高扬,黄小赛.  地理空间信息. 2017(05)
[4]平面参数空间的实时三维点云配准方法[J]. 王力宇,曹其新,王雯珊.  高技术通讯. 2017(04)
[5]一种简便的三维激光点云拼接模型[J]. 廖中平,刘科,丁美青,王强,陈帅.  长沙理工大学学报(自然科学版). 2016(03)
[6]基于法向量改进的ICP算法[J]. 杨小青,杨秋翔,杨剑.  计算机工程与设计. 2016(01)
[7]地面激光扫描点云数据预处理综述[J]. 李广云,李明磊,王力,杨凡,王瑞鹏.  测绘通报. 2015(11)
[8]不同场景的地面激光点云配准方法研究[J]. 郑敏辉,臧玉府,梁福逊,杨必胜.  测绘通报. 2015(08)
[9]基于平面特征的地面雷达点云配准算法[J]. 张东,黄腾.  测绘科学. 2015(11)
[10]大规模城市三维重建中点云配准及平面提取研究[J]. 王瑞岩,姜光,丁瑜祯,高全学.  信号处理. 2015(06)

硕士论文
[1]基于激光点云的平面特征提取研究[D]. 纪思源.解放军信息工程大学 2017
[2]基于平面提取的三维点云点配准算法研究[D]. 肖博文.中国科学院大学(工程管理与信息技术学院) 2016
[3]点云处理方法研究及在文物虚拟复原中的应用[D]. 刘亚楠.西北大学 2015
[4]散乱点云数据配准方法研究[D]. 张永恒.长安大学 2015
[5]基于改进的ICP算法的点云配准技术[D]. 张蒙.天津大学 2013
[6]基于采样球和ICP算法的点云配准方法研究[D]. 孟禹.清华大学 2012
[7]光栅投影三维形貌测量有关技术研究与系统设计[D]. 吕威.东北大学 2012
[8]激光点云数据压缩的精简研究[D]. 喜文飞.昆明理工大学 2011
[9]深度图像配准技术的研究及在古遗址数字化展示中的应用[D]. 王海峰.西北大学 2011
[10]公共管理视角下的历史文化遗产保护对策研究[D]. 韩倩倩.苏州大学 2011



本文编号：3317419