【摘要】：隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快,大型公共建筑物的增多,室內(nèi)空間結(jié)構(gòu)也變得日益復(fù)雜,環(huán)境監(jiān)測(cè)、應(yīng)急救助、室內(nèi)裝修與設(shè)計(jì)以及智能建筑等都對(duì)室內(nèi)空間表現(xiàn)出了濃厚的興趣,如何準(zhǔn)確、快速的獲取建筑物室內(nèi)三維空間數(shù)據(jù)并應(yīng)用所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行三維建模與室內(nèi)平面圖的繪制是室內(nèi)空間發(fā)展的關(guān)鍵。地面固定式LiDAR技術(shù)可以在空間環(huán)境相對(duì)狹小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、沒(méi)有GPS信號(hào)的室內(nèi)空間獲得高精度的點(diǎn)云,它已成為建筑物室內(nèi)三維空間信息獲取與三維建模的有效途徑,為室內(nèi)三維幾何模型的重建提供了新的方法。目前點(diǎn)云數(shù)據(jù)室內(nèi)建模面臨的主要問(wèn)題是:數(shù)據(jù)量大、建筑物室內(nèi)面片結(jié)構(gòu)復(fù)雜、拓?fù)湫圆钜约笆覂?nèi)墻面間距小,不同目標(biāo)的識(shí)別與分類(lèi)智能化程度低。針對(duì)上面的問(wèn)題,本文以建筑物室內(nèi)場(chǎng)景為例,圍繞室內(nèi)場(chǎng)景中室內(nèi)模型的重建與室內(nèi)平面圖的繪制展開(kāi)了相關(guān)的研究。具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)分析了國(guó)內(nèi)外點(diǎn)云數(shù)據(jù)室內(nèi)外建筑物建模的研究現(xiàn)狀,指出了點(diǎn)云數(shù)據(jù)室內(nèi)建模與室內(nèi)平面圖繪制研究的難點(diǎn)和不足,規(guī)劃了本文的研究思路與研究路線。(2)總結(jié)了三維激光掃描技術(shù)的發(fā)展與分類(lèi),針對(duì)室內(nèi)結(jié)構(gòu)和室內(nèi)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的特點(diǎn),剖析了點(diǎn)云數(shù)據(jù)的采集與預(yù)處理過(guò)程,根據(jù)點(diǎn)云噪點(diǎn)產(chǎn)生的原因,總結(jié)了點(diǎn)云去噪的方法。(3)根據(jù)建筑物室內(nèi)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),對(duì)室內(nèi)房間天花板進(jìn)行探測(cè),以此作為種子點(diǎn),獲取各個(gè)房間點(diǎn)云數(shù)據(jù),進(jìn)而獲得門(mén)口和窗戶(hù)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。將門(mén)口和窗戶(hù)點(diǎn)云投影到二維平面內(nèi),根據(jù)八鄰域算法聚類(lèi),利用各類(lèi)點(diǎn)云最小包圍盒的長(zhǎng)、寬和高提取各個(gè)門(mén)口點(diǎn)云,進(jìn)而得到各個(gè)窗戶(hù)點(diǎn)云。(4)根據(jù)室內(nèi)點(diǎn)云建立三維空間格網(wǎng),利用最小二乘平面擬合算法求取每個(gè)格網(wǎng)內(nèi)點(diǎn)云的法向量。根據(jù)格網(wǎng)內(nèi)點(diǎn)云的法向量進(jìn)行聚類(lèi),實(shí)現(xiàn)了建筑物室內(nèi)點(diǎn)云立面的粗分割。對(duì)粗分割的立面點(diǎn)云運(yùn)用改進(jìn)的K-means算法再次聚類(lèi),去除粗分割點(diǎn)云中的噪點(diǎn),以此作為種子點(diǎn)獲取完整的立面點(diǎn)云,實(shí)現(xiàn)立面的精分割。通過(guò)空間平面求交點(diǎn)和交線,運(yùn)用精細(xì)分割的立面點(diǎn)云數(shù)據(jù),求取各個(gè)房間、門(mén)口和窗戶(hù)的特征點(diǎn),根據(jù)特征點(diǎn)連接原理,實(shí)現(xiàn)建筑物室內(nèi)模型的重建與室內(nèi)平面圖的繪制。(5)運(yùn)用實(shí)驗(yàn)區(qū)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了本文提出的方法,對(duì)文中提出的室內(nèi)頂部點(diǎn)云探測(cè),房間、門(mén)口和窗戶(hù)點(diǎn)云提取,房間、門(mén)口和窗戶(hù)立面分割,室內(nèi)模型重建以及室內(nèi)平面圖的繪制進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明本文提出的方法能夠建立室內(nèi)三維幾何模型和繪制室內(nèi)二維平面圖。
【圖文】：

技術(shù)路線圖

車(chē)載激光雷達(dá)技術(shù)Fig.2-1MobileLiDARtechnology
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TU238

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2657549