三维地表点云数据处理研究

发布时间：2017-10-20 18:40

  本文关键词：三维地表点云数据处理研究

  更多相关文章： 三维扫描 数据处理 过滤 插值 三维重建

【摘要】：作为一种新兴的测绘技术,三维激光扫描技术以其快速、准确、高效和非接触的特点,越来越受到各行各业用户的青睐。同时,计算机图形学的蓬勃发展,数字城市、虚拟现实、逆向工程、数字矿山等新概念不断涌现,为三维激光扫描技术的推广应用提供了现实需求,使其不断涉及更多行业并应用于各种复杂场合。目前,对于各种各样的建(构)筑物或工艺品,如雕塑、文物古迹、露天矿山、地下采场、尾矿库等,其三维空间信息都可由三维激光扫描仪以点云的形式获取。然而,点云数据的处理已严重滞后于获取,如何高效处理成千上万的三维数据已成为近年的研究热点。本文从点云数据处理入手,探讨三维地表点云数据处理中的两个问题——点云过滤和缺失数据的修补。首先分析了三维数据处理的国内外现状,强调数据处理的重要意义,并介绍了三维激光扫描的相关理论及其数据特点和处理流程。接着从数据处理的关键——过滤展开研究,分析了常用的中值过滤、均值过滤、高斯过滤等方法,总结其不能有效过滤的一些缺陷在于加权处理噪声数据,因此提出一种改进的过滤算法——高角过滤算法,以分类识别处理的机制直接删除噪声点而不做任何加权处理,并用实例数据证明该算法的过滤效果优于常用过滤方法。其次,分析扫描数据缺失的问题,研究了常用的Hermite插值、样条插值、B样条插值、Bezier插值、有理插值和多项式逼近的理论,强调人工干预的重要性。综合分析了几种插值方法的插值效果,确定用多项式逼近方式去插值计算缺失的数据,完成修补工作,并提出曲线拟合控制点的搜索要求和拟合曲线的选择标准,由实例中插值计算出的105个三维数据点生成的曲面表明了此方法的可行性；最后简要探讨了影响生成曲面的部分因素,提出应根据用户的需求决定生成曲面的质量,利用某尾矿库的三维数据重建其三维地表模型,阐述了三维激光扫描技术在地表矿山安全生产中的应用价值。
【关键词】：三维扫描 数据处理 过滤 插值 三维重建
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P225.2
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 选题背景及研究意义10-11
• 1.2 国内外发展概况11-12
• 1.3 本文研究的主要内容12-14
• 第2章 三维激光扫描相关知识14-20
• 2.1 三维激光扫描原理14-16
• 2.2 三维激光扫描系统的分类16-18
• 2.3 三维扫描数据特点及处理流程18-19
• 2.4 本章小结19-20
• 第3章 三维地表点云过滤算法研究20-34
• 3.1 过滤背景研究20-21
• 3.2 常用的过滤方法21-24
• 3.3 过滤方法的改进24-27
• 3.4 实例分析27-33
• 3.5 本章小结33-34
• 第4章 三维地表点云插值研究34-57
• 4.1 插值背景研究34-36
• 4.2 常用插值方法36-45
• 4.3 多项式逼近插值45-52
• 4.4 实例分析52-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第5章 地表曲面重建及扫描技术应用57-70
• 5.1 地表曲面重建理论57-58
• 5.2 曲面构造结果分析58-60
• 5.3 实例综合分析60-69
• 5.4 本章小结69-70
• 结论及展望70-72
• 结论70
• 展望70-72
• 参考文献72-75
• 致谢75-76
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果76-77
• 附件77-78

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本文编号：1068738