基于三维激光扫描技术的建筑物建模研究

发布时间：2017-03-23 00:13

  本文关键词：基于三维激光扫描技术的建筑物建模研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：三维激光扫描技术由于可以快速获取目标表面大量点云数据进而得到广泛研究,但对于大型建筑物的点云数据后期建模技术还相对滞后,对于海量的点云数据,需要能快速、可靠、自动化的数据处理方法的支持。如何获取用于建立模型的高质量点云数据是当前研究的一个难点。本文详细介绍了三维激光扫描仪的工作原理,分析扫描数据误差来源,结合大量的实验讨论了点云数据的去噪、拼接、精简、分割、曲面重构等点云数据处理方法,并基于已有的点云数据处理方法,提出了一套详细的操作流程,实现了建筑物从最初的点云数据采集到最后的三维模型建立。具体体现在如下几点:(1)从精度角度出发就点云数据的采集提出一些工程应用指标。在外业数据采集之前对仪器进行精度分析,运用误差传播理论分析其获取的点云数据是否能达到后期应用所要求的精度。(2)采用后视控制点拼接的方法对点云进行初步拼接,并用基于公共重叠区域的点云拼接方法对点云进行精确拼接,显著提高了拼接精度。对点云数据进行去噪处理,将数据点之间的偏差降至微米级。结合建筑物的外观形状,以及建模所需的必要数据,选用曲率精简算法压缩点云数据,并研究满足建模要求的最佳精简率,在保留其特征部位的前提下精简了大量点云数据。(3)分析研究2种不同建模方法的特点,一种是曲面重构法,另一种是参数化法,尝试使用两种方法分别对建筑建模。从模型细节效果、整体效果、模型数据量、建模时间等多方面对两种建模方法进行比较,实验结果表明,参数化法更适用于大型建筑物的建模。
【关键词】：三维激光扫描技术 点云数据处理 三维建模 曲面重构 参数化法
【学位授予单位】：东华理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU198;P225.2
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-10
• 1 绪论10-14
• 1.1 研究背景和意义10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.3 本文研究的主要内容11-14
• 2 三维激光扫描技术14-24
• 2.1 三维激光扫描系统14-17
• 2.1.1 地面三维激光扫描系统原理14-16
• 2.1.2 地面三维激光扫描系统的分类16-17
• 2.2 三维激光扫描技术的特点及其应用领域17-19
• 2.2.1 三维激光扫描技术的特点17-18
• 2.2.2 三维激光扫描技术的应用领域18-19
• 2.3 地面三维激光扫描仪的误差分析19-22
• 2.3.1 仪器误差19-20
• 2.3.2 目标反射面相关误差20-21
• 2.3.3 多路径效应产生的误差21-22
• 2.3.4 外界环境误差22
• 2.4 三维激光扫描仪点位误差模型22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 3 建筑物点云数据采集24-32
• 3.1 点云数据采集的流程24-26
• 3.2 仪器设备26-29
• 3.3 行政楼点云数据采集29-31
• 3.4 本章小结31-32
• 4 建筑物点云数据后期处理32-56
• 4.1 点云数据拼接32-38
• 4.1.1 利用后视控制点拼接34
• 4.1.2 基于同名控制点的点云拼接34-35
• 4.1.3 基于公共重叠区域的点云拼接35-36
• 4.1.4 行政楼点云数据拼接36-38
• 4.2 点云数据的去噪38-48
• 4.2.1 噪声数学模型分析38-39
• 4.2.2 常见的去噪方法39-42
• 4.2.3 Geomagic去噪原理42-45
• 4.2.4 行政楼点云数据去噪45-48
• 4.3 点云数据精简48-53
• 4.3.1 基于曲率的数据精简算法48-51
• 4.3.2 基于法向量的数据精简算法51-52
• 4.3.3 行政楼点云数据精简52-53
• 4.4 点云分割53-54
• 4.5 本章小结54-56
• 5 建筑物的模型建立56-66
• 5.1 曲面重构法56-61
• 5.1.1 曲面重构56-58
• 5.1.2 行政楼部分点云数据模型重建58-60
• 5.1.3 行政楼多边形模型重建60-61
• 5.2 参数化法61-64
• 5.3 两种建模方法比较分析64
• 5.4 本章小结64-66
• 6 总结与展望66-68
• 6.1 论文总结66
• 6.2 不足与展望66-68
• 致谢68-70
• 参考文献70-74
• 攻读硕士学位期间成果74

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本文编号：262535