基于影像的激光雷达点云边缘精细化技术研究

发布时间：2017-06-01 16:08

  本文关键词：基于影像的激光雷达点云边缘精细化技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：三维重建技术一直是计算机视觉及摄影测量与遥感等多个领域研究的热点，并且广泛应用于工业、农业、医学、文化遗产保护等相关领域；特别是随着数字城市与智慧城市的提出和发展，，利用影像对实体对象进行三维重建以得到精确的三维模型，将是今后研究的重点与发展趋势。三维激光扫描技术作为一项新兴技术，以其快速、精确、非直接接触式获取被扫描目标三维信息而被广泛应用，利用扫描得到的点云数据能很好地完成三维重建，但是由于受扫描设备与扫描条件的限制，在某些情况下得不到理想的重建结果。 本文以影像为研究对象，根据摄影测量相关理论，针对实体边缘进行重建，以弥补三维激光扫描技术在扫描对象边缘反映不精确，实现点云的边缘精细化，辅助利用点云数据完成三维重建。本文主要围绕影像边缘提取、影像匹配、相对定向-前方交会以及点云数据配准等技术开展研究。 在影像边缘提取阶段，本文对比分析了目前常用的几种边缘提取算子的提取效果，选取Canny算子作为提取算子，并且通过提取前对图像进行特定的滤波处理，提取中设定合适的阈值，得到了比较理想的边缘提取结果。 在影像匹配阶段，主要包括对前一步提取的影像边缘点进行匹配，及对影像进行密集匹配以达到重构理想的三维模型，与点云数据进行很好融合的目的。其中，密集匹配是先用Harris算子按格网提取特征点，再行匹配。采取的是由粗到细的匹配策略，即利用立体像对的相对定向元素沿核线逐点搜索待匹配点的同名点，再使用最小二乘匹配完成精匹配，保证匹配结果的可靠性。 在相对定向-前方交会阶段，本文采用连续像对相对定向理论与方法，使用直接解加严密解的定向策略，得到准确的相对定向元素，并采用点投影系数方法进行前方交会得到可靠的立体模型。 在影像三维点云与激光雷达点云配准阶段，主要采取手动与自动两种配准策略。一种方法是手动选取影像与点云数据的同名点，通过计算模型转换参数完成配准；另一种方法是利用点云数据生成反射强度图像，通过与拍摄影像匹配，计算影像模型点并索引到三维激光扫描点云中对应的同名点，计算转换参数完成自动配准。 本文通过对各个阶段精度进行严密控制，利用图像成功完成了边缘的三维重建，并很好地与激光雷达点云进行了配准融合，达到了对三维激光扫描点云边缘精细化这一研究目的，对于利用点云数据实现实体对象的精细三维模型重建具有重要意义。
【关键词】：三维重建 边缘 匹配 配准
【学位授予单位】：北京建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P23;P225
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 研究背景与意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.3 研究内容及技术路线11-13
• 1.4 论文的组织与安排13-15
• 第2章 图像预处理15-22
• 2.1 几个基本概念15-18
• 2.1.1 空间域与频率域15-16
• 2.1.2 图像卷积运算16-17
• 2.1.3 图像梯度17-18
• 2.2 平滑滤波18-21
• 2.2.1 Gauss 滤波18-19
• 2.2.2 Wallis 滤波19-21
• 2.3 本章小结21-22
• 第3章 基于影像的边缘三维重建22-44
• 3.1 影像匹配概述22-27
• 3.1.1 相关系数法22-23
• 3.1.2 最小二乘匹配23-25
• 3.1.3 SIFT 特征匹配25-27
• 3.2 边缘检测与提取27-33
• 3.2.1 一阶微分算子28-29
• 3.2.2 二阶微分算子29-30
• 3.2.3 Canny 算子30-33
• 3.3 边缘信息匹配33-37
• 3.3.1 相对定向33-34
• 3.3.2 核线几何34-36
• 3.3.3 边缘点匹配36-37
• 3.4 图像密集匹配37-39
• 3.5 三维重建39-42
• 3.5.1 立体像对的空间前方交会39-42
• 3.6 本章小结42-44
• 第4章 影像生成点云与激光雷达点云配准44-54
• 4.1 数学模型44-47
• 4.2 采用策略47-53
• 4.2.1 手动配准48-50
• 4.2.2 自动配准50-53
• 4.3 本章小结53-54
• 第5章 程序设计与实现54-67
• 5.1 总体设计54
• 5.2 具体实现54-63
• 5.3 精度分析63-66
• 5.4 本章小结66-67
• 第6章 总结与展望67-69
• 6.1 论文总结67-68
• 6.2 论文展望68-69
• 参考文献69-73
• 附录73-74
• 致谢74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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中国博士学位论文全文数据库 前1条

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  本文关键词：基于影像的激光雷达点云边缘精细化技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：412961