三维激光扫描数据缺失的修复方法研究
发布时间：2020-07-09 23:09
【摘要】：随着大数据时代的浪潮铺卷袭来,人们在各行各业不同领域对于数据信息的要求逐步攀升,利用三维激光扫描技术快速并且大量获取各项空间信息数据已经不再是新鲜事,三维激光扫描系统操作简单,虽具有高精度,快速获取庞大点云空间信息等能力,但数据缺失的现象频频出现,不可忽略。点云数据的缺失将在很大程度上影响目标物模型重建等点云数据的后处理工作,给研究应用人员带来不便。本文以重庆市“涂山寺”以及重庆交通大学校园部分建筑物的三维激光扫描点云数据为依托,针对点云数据缺失的修复方法进行了相关的研究,其主要工作如下:(1)通过查阅大量文献资料,对本文的研究背景及意义进行了分析,梳理了国内外相关数据缺失修复的方法的研究现状;介绍了三维激光扫描技术特点及其应用;(2)依照外业采集的数据,通过对不同的扫描环境和扫描条件进行分析根据相应数据缺失的特征,系统的总结了地面三维激光扫描数据的三种不同缺失类型,其中包括外物遮挡缺失、扫描盲区缺失以及镜面反射缺失等类型;(3)针对三维激光扫描的点云数据缺失,为了能够充分展示目标物的真实形态,改进了边缘处理法,增加了添加采样点以及新增三角形、细化优化等步骤,进行了相关实例验证,证明边缘处理法具有一定普适性,适用于不同种类的扫描目标物边缘,基于真实的三维数据,建立的曲面模型能更真实地还原建筑物边缘三维形态,呈现多的细节特性;(4)针对最为普遍的外物遮挡导致的点云数据缺失,提出了还原激光路径法。通过相关的实例验证,证明还原激光路径法保持了原始扫描密度,该方法能在一定程度上有效地对因外物遮挡所导致的点云数据缺失进行恢复。
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P225.2
【图文】：
图 2.3 脉冲法测距原理2）相位测距法不同于脉冲测距法，相位测距只需探测发射和接收激光信号的相位差，解待测目标的距离。相位测距法测距精度高(可达毫米级)，一般应用于精近距离扫描[38]。相位测距法的原理是基于无线电波段的频率，对激光束进行幅度调制，制光在被测距离上一次往返产生的相位差。然后依据调制光波长，计算表的距离，即间接测定往返时间差[39]。设定往返传播一次的相位差为，是 f ，由式（2.2）可求所测距离 S 。 Φ=fCS22π3）激光三角法测距激光三角测距是依据三角形的几何关系解算扫描中心和目标物之间的距
图 2.4 激光三角测距原理激光三角测距范围一般是在几十米以内，通常应用在逆向工业测量中，精以达到亚毫米级[41]。（2）搭载平台根据不同的搭载平台可将三维激光扫描系统分为以下四类：1） 地面三维激光扫描系统地面三维激光扫描系统是目前应用最为广泛的三维激光扫描系统。常见的三维激光扫描系统通常由扫描仪、笔记本电脑、数码相机、靶球（标）和周材几大部分组成。扫描仪内部主要有[36]：激光测距部件、激光扫描部件、自制系统。该系统可以快速、高效地对目标物进行扫描，获取其有效的三维空置信息，适用于各类工程建设应用和科学研究。2） 车载三维激光扫描系统顾名思义，以汽车为搭载平台的三维激光扫描系统即车载三维激光扫描系统下图 2-3 所示。扫描所用的仪器通常分开放置在车顶不同位置，该系统在工作时扫描仪按其各自的角度进行全方位扫描，GPS 可以实时定位汽车的当前位置
图 2-3 车载三维激光扫描系统3） 机载三维激光扫描系统对于车载三维激光扫描系统所不能达到的扫描空间，应用搭载在飞行器上的机载三维激光扫描系统不失为一个更好的选择。直升机等飞行器作为搭载平台，由扫描仪、飞机惯导系统（INS）、成像装置、GPS 定位系统、计算机及电源构成，如图 2-3 所示。
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P225.2
【图文】：
图 2.3 脉冲法测距原理2）相位测距法不同于脉冲测距法，相位测距只需探测发射和接收激光信号的相位差，解待测目标的距离。相位测距法测距精度高(可达毫米级)，一般应用于精近距离扫描[38]。相位测距法的原理是基于无线电波段的频率，对激光束进行幅度调制，制光在被测距离上一次往返产生的相位差。然后依据调制光波长，计算表的距离，即间接测定往返时间差[39]。设定往返传播一次的相位差为，是 f ，由式（2.2）可求所测距离 S 。 Φ=fCS22π3）激光三角法测距激光三角测距是依据三角形的几何关系解算扫描中心和目标物之间的距
图 2.4 激光三角测距原理激光三角测距范围一般是在几十米以内，通常应用在逆向工业测量中，精以达到亚毫米级[41]。（2）搭载平台根据不同的搭载平台可将三维激光扫描系统分为以下四类：1） 地面三维激光扫描系统地面三维激光扫描系统是目前应用最为广泛的三维激光扫描系统。常见的三维激光扫描系统通常由扫描仪、笔记本电脑、数码相机、靶球（标）和周材几大部分组成。扫描仪内部主要有[36]：激光测距部件、激光扫描部件、自制系统。该系统可以快速、高效地对目标物进行扫描，获取其有效的三维空置信息，适用于各类工程建设应用和科学研究。2） 车载三维激光扫描系统顾名思义，以汽车为搭载平台的三维激光扫描系统即车载三维激光扫描系统下图 2-3 所示。扫描所用的仪器通常分开放置在车顶不同位置，该系统在工作时扫描仪按其各自的角度进行全方位扫描，GPS 可以实时定位汽车的当前位置
图 2-3 车载三维激光扫描系统3） 机载三维激光扫描系统对于车载三维激光扫描系统所不能达到的扫描空间，应用搭载在飞行器上的机载三维激光扫描系统不失为一个更好的选择。直升机等飞行器作为搭载平台，由扫描仪、飞机惯导系统（INS）、成像装置、GPS 定位系统、计算机及电源构成，如图 2-3 所示。
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 浮丹丹;周绍光;徐洋;陈超;;基于主成分分析的点云平面拟合技术研究[J];测绘工程;2014年04期
2 欧斌;;地面三维激光扫描技术外业数据采集方法研究[J];测绘与空间地理信息;2014年01期
3 陆e
本文编号：2748109
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