基于校园场景布局语义的点云标注与建筑物提取方法研究

发布时间：2022-02-24 14:20

　　数字校园与智慧校园建设是《教育信息化2.0》的重要内容,同时也是提升校园管理水平、服务水平的重要基础。传统的基于影像与手工量测的建模与数据采集方法速度慢、成本高,限制了智慧校园建设的发展。目前,通过无人机快速获取校园航拍影像并密集匹配为点云,从而对校园进行建模已成为加快智慧校园建设的重要方法。然而无人机获取的大规模点云中存在复杂环境中的校园建筑难以单体化、缺乏通过密集匹配技术获取的带有类别标签的校园大规模点云数据集、点数在千万量级以上的校园点云难以标注等问题,给进一步的校园建筑提取和智慧校园自动建模等工作带来了困难。如何快速准确的对点云进行标注、在复杂环境中自动提取出建筑点云,构建智慧校园的基础空间框架,是应用多学科交叉方法加快智慧校园建设的重要手段,也是教育信息化建设的重要研究内容与方向。针对这些问题,本文围绕智慧校园建设过程中无人机点云数据的标注和建筑物自动提取的主题,主要研究内容包括:（1）综述了点云的标注方法、公开的点云数据集和点云语义分割的方法,重点介绍并比较了能用于处理室外大规模点云的算法,并针对校园点云的特点,为之后的语义分割实验选取合适的算法;（2）构建了应用无人机快速... 

【文章来源】：华中师范大学湖北省211工程院校教育部直属院校

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 传统的点云语义分割方法
        1.2.2 基于深度学习的点云语义分割方法
    1.3 论文研究内容与章节
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 章节结构与工作流程
第二章 室外大规模点云处理相关技术
    2.1 室外大规模点云的获取技术
        2.1.1 ALS与DIM技术概述
        2.1.2 ALS与DIM技术对比
    2.2 3D点云数据集
        2.2.1 RGB-D数据集
        2.2.2 静态点云数据集
        2.2.3 序列点云数据集
        2.2.4 合成点云数据集
    2.3 3D点云标注软件
        2.3.1 基于Qt的点云标注软件
        2.3.2 基于Web的点云标注软件
        2.3.3 全功能型点云标注软件
        2.3.4 结合校园布局语义的点云标注
    2.4 室外大规模点云的语义分割算法
    2.5 本章小结
第三章 基于校园场景的点云数据集的建立
    3.1 航空影像的采集
        3.1.1 校园环境勘测
        3.1.2 飞行计划设置
        3.1.3 无人机按计划拍摄航空影像
        3.1.4 数据的存储与整理
    3.2 航空影像的数据处理与点云生成
        3.2.1 无人机数据处理软件
        3.2.2 数据导入
        3.2.3 空三加密及精度分析
        3.2.4 点云数据输出
    3.3 点云标注及数据集建立
        3.3.1 点云标注
        3.3.2 数据集建立
    3.4 本章小结
第四章 基于超点图的校园场景点云建筑提取研究
    4.1 基于超点图的点云语义分割
        4.1.1 几何同质划分与超点图构造
        4.1.2 基于PointNet的超点嵌入
        4.1.3 基于门控循环单元的上下文分类
    4.2 基于超点图的校园场景点云语义分割实验
        4.2.1 实验环境配置
        4.2.2 基于校园场景的几何同质划分与超点图生成
        4.2.3 基于校园场景的语义分割与可视化
    4.3 本章小结
第五章 基于RandLA-Net的校园场景点云建筑提取研究
    5.1 基于RandLA-Net的点云语义分割
        5.1.1 点云的采样方法
        5.1.2 局部特征聚合
        5.1.3 RandLA-Net
    5.2 基于RandLA-Net的校园场景点云语义分割实验
        5.2.1 实验环境配置
        5.2.2 基于校园场景的语义分割与可视化
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]机载激光点云与摄影测量点云非监督建筑物变化检测[J]. 张振超,张永生,戴晨光,李凯,季虹良.  测绘科学技术学报. 2019(05)
[2]数据标注研究综述[J]. 蔡莉,王淑婷,刘俊晖,朱扬勇.  软件学报. 2020(02)
[3]建筑点云几何模型重建方法研究进展[J]. 杜建丽,陈动,张振鑫,张立强.  遥感学报. 2019(03)
[4]教育信息化2.0与数字校园建设的融合支点和推进杠杆[J]. 张晓.  教育与装备研究. 2018(11)
[5]基于无人机倾斜影像的数字校园三维重建[J]. 梁静,李永利,戴晓琴,杨帆,施群山.  测绘与空间地理信息. 2018(08)
[6]航测点云与机载LiDAR点云对比分析[J]. 田其.  通讯世界. 2018(08)
[7]教育信息化2.0:新时代信息技术变革教育的关键历史跃迁[J]. 杨宗凯,吴砥,郑旭东.  教育研究. 2018(04)
[8]顾及建筑物屋顶结构的改进RANSAC点云分割算法[J]. 李云帆,谭德宝,刘瑞,邬建伟.  国土资源遥感. 2017(04)
[9]基于改进欧氏聚类的散乱工件点云分割[J]. 田青华,白瑞林,李杜.  激光与光电子学进展. 2017(12)
[10]Pix4D mapper软件在无人机航空摄影与工程地质调查中的数据处理[J]. 赵明.  水电站设计. 2017(02)

硕士论文
[1]基于巴氏距离和形状直径函数的点云模型分割[D]. 曹山海.中北大学 2019
[2]基于倾斜影像的建筑物提取与参数化三维重建[D]. 杨存英.西安科技大学 2016
[3]基于点云数据的三维数字校园模型重建与漫游系统[D]. 吴波.西安科技大学 2015
[4]基于TIN法向量的边缘检测与建筑物提取方法研究[D]. 师顿.西安电子科技大学 2014



本文编号：3642903