古文物测绘的三维激光扫描技术应用研究

发布时间：2017-07-07 23:05

  本文关键词：古文物测绘的三维激光扫描技术应用研究

  更多相关文章： 三维激光扫描技术 考古测绘 点云数据 目标物特性 三维建模 古文物专题地图

【摘要】：三维激光扫描技术能够快速、海量的获取点云数据,且能够逼真的反应目标物的表面特性及细部特征,因此在古文物测绘方面有突出表现。论文以实验的方式对目标物颜色、粗糙度、入射角度及标靶种类与点云数据的拼接方式对点云数据质量的影响进行了研究,实验选择黄色、绿色、红色、棕色以及纸质、木板、软木垫为研究对象,分析了目标物表面特性对点云数据质量的影响规律,并初步获得一定的结论；并以秦蜀古道申遗项目为依托,在实地获取点云数据时进一步验证实验结论,据该结论提出了点云数据的两种不同采集方案：统一扫描精度扫描及按目标物特性分区域扫描,从点云数据的采集效果及稳定性的角度评价了两种采集方案；最后依据实地获取的点云数据建立秦蜀古道三维模型,在此基础上提出了基于三维技术的古文物本体图、剖面图的绘制方法,尤其古文物本体图绘制方法,对比了基于点云数据与基于三维模型的两种绘制方法,具体研究成果如下：1.利用optech三维激光扫描仪,在国资楼3楼进行目标物特性对点云数据质量影响实验,认为绿色目标物其点云数据质量最高,红色次之,棕色最后；分析粗糙度认为绿色、红色、棕色目标物点云数据质量均随粗糙度增大而提高,黄色目标物规律与之相反。2.选择磁性标靶、球形标靶、黑白纸质标靶以及基于同名标靶点、特征点云点和全站仪配合观测三种标靶拼接方案进行实验,分析该因素对点云数据质量的影响,分析认为磁性标靶点精度较高且外业观测强度较低,同名标靶点拼接精度最高,总结认为磁性标靶配合同名标靶点对点云数据进行处理其效率最高。3.通过对秦蜀古道进行实地点云数据扫描对比分析了统一扫描精度以及据目标物表面特性分区域扫描两种采集方案,认为后者其点云数据的采集效果更好且数据质量较稳定,但由于需重复操作,因此费时较长。4.依据实地采集的秦蜀古道遗址点云数据,介绍了利用Geomagic Studio软件对其进行建模的关键步骤及建模效果。5.基于三维激光扫描技术,介绍了一种古文物剖面图的绘制方法以及基于点云数据和基于三维模型的两种古文物本体图绘制方法,分析其绘制效果及绘制精度,认为基于点云数据的绘制方法精度较高,但受点云数据自设特性所限,绘制过程较为复杂；基于三维模型的绘制方法其操作过程简便直观,但精度较基于点云的方法稍低,基本保持在厘米级。
【关键词】：三维激光扫描技术 考古测绘 点云数据 目标物特性 三维建模 古文物专题地图
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P225.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 研究背景与意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.3 研究内容15-16
• 1.4 研究方法与流程16-18
• 1.4.1 研究方法17
• 1.4.2 技术路线17-18
• 1.5 论文组织安排18-21
• 第二章 目标物特性对点云数据的综合影响实验研究21-33
• 2.1 粗糙度与颜色对点云数据质量综合影响实验21-27
• 2.1.1 粗糙度及颜色对点云数据的影响原理21-22
• 2.1.2 目标物实验材料选取及数据采集22-24
• 2.1.3 数据处理及分析24-26
• 2.1.4 实验结论26-27
• 2.1.5 实验问题及讨论27
• 2.2 激光入射角度及颜色对点云数据的综合影响实验27-32
• 2.2.1 入射角对点云数据的影响原理27-28
• 2.2.2 数据采集28-29
• 2.2.3 数据处理及分析29-31
• 2.2.4 实验结论31
• 2.2.5 实验问题及讨论31-32
• 2.3 本章小结32-33
• 第三章 标靶及拼接方式对点云数据配准效果的影响33-39
• 3.1 数据采集33-35
• 3.2 数据处理及分析35-36
• 3.3 实验结论36
• 3.4 实验问题及讨论36-37
• 3.5 本章总结37-39
• 第四章 三维激光扫描技术在秦蜀古道遗址数据采集中的应用研究39-47
• 4.1 试验区概况及数据采集的准备工作39-40
• 4.1.1 秦蜀古道概况介绍39
• 4.1.2 采集前的准备工作39-40
• 4.2 标靶布设方案40-41
• 4.2.1 标靶布设方案40-41
• 4.2.2 标靶及配准方案选择41
• 4.3 数据采集41-43
• 4.3.1 设站观测41-42
• 4.3.2 扫描方案选择42-43
• 4.4 数据整理及分析总结43-44
• 4.4.1 实验数据整理43
• 4.4.2 实验数据分析及总结43-44
• 4.5 本章总结44-47
• 第五章 秦蜀古道遗址的模型建立47-61
• 5.1 点云数据的预处理47-50
• 5.1.1 点云数据标靶拼接47-49
• 5.1.2 标靶中心点提取及精度检验49-50
• 5.2 点云数据的滤波及着色50-53
• 5.2.1 点云数据的滤波51-52
• 5.2.2 点云数据的着色52-53
• 5.3 点云数据的完整性检验53-55
• 5.3.1 多余点云的去除53-54
• 5.3.2 点云数据的修补54-55
• 5.4 三角格网的生成55-57
• 5.4.1 点云数据的统一采样55
• 5.4.2 生成三角格网55-56
• 5.4.3 数据简化56-57
• 5.4.4 曲面模型建立57
• 5.5 模型的纹理映射57-59
• 5.5.1 纹理挑选及制作58
• 5.5.2 纹理映射58-59
• 5.6 本章小结59-61
• 第六章 基于三维激光扫描技术的古文物专题地图绘制方法研究61-75
• 6.1 基于三维模型的古文物遗址剖面图制作61-65
• 6.1.1 古文物剖面图的绘制过程62
• 6.1.2 基于点云的古文物剖面图绘制62-63
• 6.1.3 剖面图精度分析63-64
• 6.1.4 问题讨论64-65
• 6.1.5 总结65
• 6.2 基于三维模型的古文物本体图绘制65-69
• 6.2.1 古文物本体图绘制过程65-66
• 6.2.2 基于三维模型的古文物本体图绘制过程66-67
• 6.2.3 数据整理及分析67-69
• 6.2.4 存在问题69
• 6.3 基于点云的古文物本体图绘制69-73
• 6.3.1 基于点云的古文物本体图绘制过程方法69-70
• 6.3.2 数据整理及分析70-71
• 6.3.3 实验结论71-72
• 6.3.4 古文物本体图绘制方法对比72-73
• 6.4 本章小结73-75
• 第七章 研究结果与展望75-79
• 7.1 研究结果75-77
• 7.2 展望77-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-82
• 论文基金项目82
• 发表小论文82
• 实习经历82

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本文编号：532143