溶洞点云数据配准与滤波处理技术研究
发布时间：2021-11-20 01:13
随着空间信息采集技术的高速发展,二维测绘成果已经远远不能满足发展的要求,人们逐渐转向了三维测量技术的研究。地面三维激光扫描技术（Terrestrial Laser Scanning,TLS）是对空间信息采集上的又一项重大突破,它是一种非接触性的测量方式,具有高效性、高精度等特点,并在地形测量、文物保护、变形监测、数字城市、地质灾害的治理等方面得到了广泛的应用。随着空间数据信息的采集方式的改变,外业测量技术得到了快速的发展,而采集到的点云数据的处理技术发展相对缓慢,迫切需要一套快速、精确自动化程度高的数据处理方法来推动三维激光扫描技术发展,使这项技术更加广泛的运用到生产生活中。本文以云南喀斯特地貌中的地下溶洞点云数据为基础,基于地面三维激光扫描技术以及点云数据处理技术的发展现状,对点云数据预处理阶段的配准、滤波、曲面拟合三个主要的技术环节进行研究。首先,基于对地面三维激光扫描技术的原理、应用领域以及扫描仪器设备等知识体系学习,基于对研究对象溶洞的点云数据采集,根据点云数据配准原理,分别组织了基于特征点,基于特征点及特征面结合,以及基于ICP迭代自动配准的三种不同的点云数据配准技术进行实验...
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
地形测量Fig.1-1topographicsurvey
第1章绪论9图1-2陕西秦始皇陵兵马俑的三维重建Fig.1-23DreconstructionofTerracottaArmyinMausoleumoftheFirstQinEmperor,Shanxi（3）变形监测传统的变形监测属于单点测量，进行测量时，需要在变形测量目标之外布设控制点，在测量目标的表面布设监测点，监测点需要根据测量目标的实际情况来选择的，具有一定的局限性，并不能完全表现变形区域的全部变形特征情况。三维激光扫描技术打破了传统变形监测的局限性，它能够快速获取表面变形目标的海量高密度、高精度点云数据，可以得到部分或者整体变形对象更完整的信息，通过扫描获取的点云数据构建三维模型，利用获取的多期点云数据的叠加，对比分析目标的变化趋势，并且还可以提取出灾害变形区域的范围与灾害等级，如图1-3所示，三维激光扫描技术可以应用于滑坡、边坡坍塌、地震等地质灾害检测中，也可以应用于桥梁、大坝、隧道等工程建设的变形监测[77-79]。图1-3精细化滑坡剖面线的提取Fig.1-3extractionofrefinedlandslidesectionlines（4）数字城市21世纪以来，数字化城市建设成为了当今城市建设的主流方向，数字化信息技术高速发展，给城市的规划与管理提供了高效便利的技术支持，推进了城市经济的发展。基于三维激光扫描技术的数字城市建设，是将三维激光扫描获取的多站海量点云数据进行拼接、滤波等预处理，分离出地面与地物点云数据，可以得到地面高程数据和有关地物点信息数据，从而进行地面高程模型的构建与城市三维场景的重建，并且扫描获取的数据还可以用于智慧旅游、土地利用
第1章绪论9图1-2陕西秦始皇陵兵马俑的三维重建Fig.1-23DreconstructionofTerracottaArmyinMausoleumoftheFirstQinEmperor,Shanxi（3）变形监测传统的变形监测属于单点测量，进行测量时，需要在变形测量目标之外布设控制点，在测量目标的表面布设监测点，监测点需要根据测量目标的实际情况来选择的，具有一定的局限性，并不能完全表现变形区域的全部变形特征情况。三维激光扫描技术打破了传统变形监测的局限性，它能够快速获取表面变形目标的海量高密度、高精度点云数据，可以得到部分或者整体变形对象更完整的信息，通过扫描获取的点云数据构建三维模型，利用获取的多期点云数据的叠加，对比分析目标的变化趋势，并且还可以提取出灾害变形区域的范围与灾害等级，如图1-3所示，三维激光扫描技术可以应用于滑坡、边坡坍塌、地震等地质灾害检测中，也可以应用于桥梁、大坝、隧道等工程建设的变形监测[77-79]。图1-3精细化滑坡剖面线的提取Fig.1-3extractionofrefinedlandslidesectionlines（4）数字城市21世纪以来，数字化城市建设成为了当今城市建设的主流方向，数字化信息技术高速发展，给城市的规划与管理提供了高效便利的技术支持，推进了城市经济的发展。基于三维激光扫描技术的数字城市建设，是将三维激光扫描获取的多站海量点云数据进行拼接、滤波等预处理，分离出地面与地物点云数据，可以得到地面高程数据和有关地物点信息数据，从而进行地面高程模型的构建与城市三维场景的重建，并且扫描获取的数据还可以用于智慧旅游、土地利用
【参考文献】：
期刊论文
[1]三维激光扫描技术在异形建筑竣工测量中的应用[J]. 王智,薛慧艳. 测绘通报. 2018(07)
[2]复杂带状地形条件下的地面三维激光扫描点云数据采集与配准处理试验[J]. 杨敏,甘淑,袁希平,高莎,朱赞,于辉. 测绘通报. 2018(05)
[3]国立西南联合大学遗址的点云数据采集与建模[J]. 李佳,段平,张驰,王金亮. 云南大学学报(自然科学版). 2018(03)
[4]基于LiDAR数据特征的湖相层三维地理信息提取[J]. 刘强,傅学庆,黄华芳,党海燕,于国超,李仁杰,张军海. 地球信息科学学报. 2018(04)
[5]多模态传感器系统在河槽边坡地貌测量中的应用[J]. 张家豪,周丰年,程和琴,郑树伟,石盛玉,姜月华,周权平. 测绘通报. 2018(03)
[6]车载三维激光扫描技术在园林绿化数据采集中的应用[J]. 袁春东. 测绘通报. 2017(S2)
[7]三维激光扫描点云数据处理研究进展、挑战与趋势[J]. 杨必胜,梁福逊,黄荣刚. 测绘学报. 2017(10)
[8]多视激光点云数据融合与三维建模方法研究[J]. 宋永存. 测绘通报. 2017(05)
[9]中海达船载移动测量系统在河道、库区测量中的应用[J]. 余建伟,陈海佳,杨晶,许俊. 测绘通报. 2017(05)
[10]不同因素对地面三维激光扫描点云精度的影响[J]. 蔡越,徐文兵,梁丹,李翀,陈佐. 激光与光电子学进展. 2017(09)
博士论文
[1]地面三维激光扫描点云场景重建方法研究[D]. 龚珍.中国地质大学 2017
[2]基于遥感影像与点云数据的建筑物三维重建技术研究[D]. 张宏伟.解放军信息工程大学 2017
[3]三维重建中点云数据处理关键技术研究[D]. 谷晓英.燕山大学 2015
[4]三维激光扫描点云数据组织与可视化研究[D]. 张会霞.中国矿业大学（北京） 2010
硕士论文
[1]三维模型重建与优化技术研究与实现[D]. 张陛博.北京邮电大学 2018
[2]建筑三维模型重建及其太阳能利用潜力研究[D]. 许浩.南京大学 2017
[3]地面三维激光扫描数据配准方法研究[D]. 朱明月.长安大学 2017
[4]基于泊松分布的点云数据栅格化算法研究[D]. 崔晓东.西北农林科技大学 2017
[5]地面三维激光点云数据处理及模型构建[D]. 李平.成都理工大学 2017
[6]基于点云的数据处理技术及三维重建研究[D]. 杨延涛.河北工程大学 2017
[7]地面激光扫描三维模型重建技术研究[D]. 罗寒.东华理工大学 2016
[8]基于无标志点溶洞三维激光点云自动拼接算法及应用研究[D]. 骆林.贵州大学 2016
[9]三维重建中点云数据配准算法的研究[D]. 黄雄.燕山大学 2016
[10]点云数据预处理优化算法的研究与应用[D]. 朱文欢.广东工业大学 2016
本文编号：3506268
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
地形测量Fig.1-1topographicsurvey
第1章绪论9图1-2陕西秦始皇陵兵马俑的三维重建Fig.1-23DreconstructionofTerracottaArmyinMausoleumoftheFirstQinEmperor,Shanxi（3）变形监测传统的变形监测属于单点测量，进行测量时，需要在变形测量目标之外布设控制点，在测量目标的表面布设监测点，监测点需要根据测量目标的实际情况来选择的，具有一定的局限性，并不能完全表现变形区域的全部变形特征情况。三维激光扫描技术打破了传统变形监测的局限性，它能够快速获取表面变形目标的海量高密度、高精度点云数据，可以得到部分或者整体变形对象更完整的信息，通过扫描获取的点云数据构建三维模型，利用获取的多期点云数据的叠加，对比分析目标的变化趋势，并且还可以提取出灾害变形区域的范围与灾害等级，如图1-3所示，三维激光扫描技术可以应用于滑坡、边坡坍塌、地震等地质灾害检测中，也可以应用于桥梁、大坝、隧道等工程建设的变形监测[77-79]。图1-3精细化滑坡剖面线的提取Fig.1-3extractionofrefinedlandslidesectionlines（4）数字城市21世纪以来，数字化城市建设成为了当今城市建设的主流方向，数字化信息技术高速发展，给城市的规划与管理提供了高效便利的技术支持，推进了城市经济的发展。基于三维激光扫描技术的数字城市建设，是将三维激光扫描获取的多站海量点云数据进行拼接、滤波等预处理，分离出地面与地物点云数据，可以得到地面高程数据和有关地物点信息数据，从而进行地面高程模型的构建与城市三维场景的重建，并且扫描获取的数据还可以用于智慧旅游、土地利用
第1章绪论9图1-2陕西秦始皇陵兵马俑的三维重建Fig.1-23DreconstructionofTerracottaArmyinMausoleumoftheFirstQinEmperor,Shanxi（3）变形监测传统的变形监测属于单点测量，进行测量时，需要在变形测量目标之外布设控制点，在测量目标的表面布设监测点，监测点需要根据测量目标的实际情况来选择的，具有一定的局限性，并不能完全表现变形区域的全部变形特征情况。三维激光扫描技术打破了传统变形监测的局限性，它能够快速获取表面变形目标的海量高密度、高精度点云数据，可以得到部分或者整体变形对象更完整的信息，通过扫描获取的点云数据构建三维模型，利用获取的多期点云数据的叠加，对比分析目标的变化趋势，并且还可以提取出灾害变形区域的范围与灾害等级，如图1-3所示，三维激光扫描技术可以应用于滑坡、边坡坍塌、地震等地质灾害检测中，也可以应用于桥梁、大坝、隧道等工程建设的变形监测[77-79]。图1-3精细化滑坡剖面线的提取Fig.1-3extractionofrefinedlandslidesectionlines（4）数字城市21世纪以来，数字化城市建设成为了当今城市建设的主流方向，数字化信息技术高速发展，给城市的规划与管理提供了高效便利的技术支持，推进了城市经济的发展。基于三维激光扫描技术的数字城市建设，是将三维激光扫描获取的多站海量点云数据进行拼接、滤波等预处理，分离出地面与地物点云数据，可以得到地面高程数据和有关地物点信息数据，从而进行地面高程模型的构建与城市三维场景的重建，并且扫描获取的数据还可以用于智慧旅游、土地利用
【参考文献】：
期刊论文
[1]三维激光扫描技术在异形建筑竣工测量中的应用[J]. 王智,薛慧艳. 测绘通报. 2018(07)
[2]复杂带状地形条件下的地面三维激光扫描点云数据采集与配准处理试验[J]. 杨敏,甘淑,袁希平,高莎,朱赞,于辉. 测绘通报. 2018(05)
[3]国立西南联合大学遗址的点云数据采集与建模[J]. 李佳,段平,张驰,王金亮. 云南大学学报(自然科学版). 2018(03)
[4]基于LiDAR数据特征的湖相层三维地理信息提取[J]. 刘强,傅学庆,黄华芳,党海燕,于国超,李仁杰,张军海. 地球信息科学学报. 2018(04)
[5]多模态传感器系统在河槽边坡地貌测量中的应用[J]. 张家豪,周丰年,程和琴,郑树伟,石盛玉,姜月华,周权平. 测绘通报. 2018(03)
[6]车载三维激光扫描技术在园林绿化数据采集中的应用[J]. 袁春东. 测绘通报. 2017(S2)
[7]三维激光扫描点云数据处理研究进展、挑战与趋势[J]. 杨必胜,梁福逊,黄荣刚. 测绘学报. 2017(10)
[8]多视激光点云数据融合与三维建模方法研究[J]. 宋永存. 测绘通报. 2017(05)
[9]中海达船载移动测量系统在河道、库区测量中的应用[J]. 余建伟,陈海佳,杨晶,许俊. 测绘通报. 2017(05)
[10]不同因素对地面三维激光扫描点云精度的影响[J]. 蔡越,徐文兵,梁丹,李翀,陈佐. 激光与光电子学进展. 2017(09)
博士论文
[1]地面三维激光扫描点云场景重建方法研究[D]. 龚珍.中国地质大学 2017
[2]基于遥感影像与点云数据的建筑物三维重建技术研究[D]. 张宏伟.解放军信息工程大学 2017
[3]三维重建中点云数据处理关键技术研究[D]. 谷晓英.燕山大学 2015
[4]三维激光扫描点云数据组织与可视化研究[D]. 张会霞.中国矿业大学（北京） 2010
硕士论文
[1]三维模型重建与优化技术研究与实现[D]. 张陛博.北京邮电大学 2018
[2]建筑三维模型重建及其太阳能利用潜力研究[D]. 许浩.南京大学 2017
[3]地面三维激光扫描数据配准方法研究[D]. 朱明月.长安大学 2017
[4]基于泊松分布的点云数据栅格化算法研究[D]. 崔晓东.西北农林科技大学 2017
[5]地面三维激光点云数据处理及模型构建[D]. 李平.成都理工大学 2017
[6]基于点云的数据处理技术及三维重建研究[D]. 杨延涛.河北工程大学 2017
[7]地面激光扫描三维模型重建技术研究[D]. 罗寒.东华理工大学 2016
[8]基于无标志点溶洞三维激光点云自动拼接算法及应用研究[D]. 骆林.贵州大学 2016
[9]三维重建中点云数据配准算法的研究[D]. 黄雄.燕山大学 2016
[10]点云数据预处理优化算法的研究与应用[D]. 朱文欢.广东工业大学 2016
本文编号：3506268
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