影像特征线辅助下的三维激光点云建筑物建模

发布时间：2020-08-23 11:16

【摘要】：随着数字城市不断发展,构建三维数字城市模型是数字城市建设的重要内容。建筑物三维模型作为数字城市模型的主要构成要素,如何快速构建建筑物三维模型是目前研究的热点。三维激光扫描是近年来迅速发展起来的一种空间数据获取手段,它可以高效、快速、准确地获取建筑物表面三维点云数据,但存在数据大、缺乏纹理以及非结构化等缺点,直接利用三维点云数据进行建筑物自动或半自动建模非常困难。而地面摄影影像具有特征连续、纹理信息丰富等特性,但存在二维投影、几何精度相对较低等缺陷,单纯利用摄影图像进行建筑物三维模型构建也非常困难。若能将两者结合起来,利用他们的优势互补性进行建筑物三维模型构建,可以发挥两者的优势,提高建筑物三维模型构建效率与自动化程度。 本文对影像特征辅助三维点云建筑物特征提取与建模进行了研究,主要完成了以下工作： (1)探讨了三维点云数据与影像数据配准的基本原理及方法,并利用Riegl LMS-Z420i型三维激光扫描仪采集的点云数据和影像数据实现三维点云数据与影像数据的空间配准。 (2)阐述了基于梯度方向的特征提取算法及后处理算法,该算法在特征边缘检测过程中利用梯度方向进行边缘提取,然后根据建筑物要素完整性规则对提取结果进行后处理改进。实验证明该算法对于建筑物特征提取具有很好的效果,为影像特征线辅助点云数据特征精确提取奠定了基础。 (3)实现了二维影像特征线到三维点云空间的映射,通过映射得到建筑物三维点云中粗略的三维特征线,并以特征线作为约束搜索特征线周围三维点云数据,对特征线周围点云数据进行“区域分类-平面拟合-特征线提取”等一系列处理得到更为精确的三维特征线。 (4)利用现有建模软件对建筑物进行模型构建与表达,实现了基于建筑物特征线的三维模型构建,利用拍摄的影像作为纹理数据对建模结果进行纹理映射。最后以实验数据为例,对本文的理论与方法进行了验证。
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：P225.2

【参考文献】

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本文编号：2801456