【摘要】：地面三維激光掃描是一種快速獲取高精度空間信息的新技術(shù),相比傳統(tǒng)的測(cè)量方式具有快速性、主動(dòng)性、非接觸測(cè)量、數(shù)字化、自動(dòng)化、數(shù)據(jù)采樣率高等優(yōu)勢(shì)。激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)在空間上分布離散、不規(guī)則,對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理與分類較傳統(tǒng)測(cè)量數(shù)據(jù)復(fù)雜,如何從數(shù)以千萬計(jì)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中提取出掃描建筑物的特征信息是三維模型重建的關(guān)鍵問題。針對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的特征提取,本文開展了地面激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理與分類研究,并提取分類處理后點(diǎn)云數(shù)據(jù)的特征線以達(dá)到構(gòu)建建筑物三維模型的目的。本文以建筑物點(diǎn)云數(shù)據(jù)為研究對(duì)象,根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的RGB值和回波強(qiáng)度進(jìn)行分類處理并進(jìn)行特征提取,為構(gòu)建三維建筑模型提供依據(jù)。通過對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的RGB值和回波強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)分析,探討不同類別點(diǎn)云的RGB值分布規(guī)律和回波強(qiáng)度修正模型;依據(jù)分類標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建點(diǎn)云分類模型,對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行分類處理,并提取出建筑物的特征線;基于特征線完成三維模型重建。研究?jī)?nèi)容包括:(1)通過對(duì)不同類別掃描對(duì)象的RGB值統(tǒng)計(jì)分析,確定不同類別掃描對(duì)象的RGB值區(qū)間,能夠提取一定比例的點(diǎn)云,在點(diǎn)云數(shù)據(jù)分類提取中具有適用性;(2)通過相關(guān)分析可以確定影響點(diǎn)云回波強(qiáng)度的因素包括:掃描距離、掃描角度和掃描對(duì)象,并總結(jié)出回波強(qiáng)度修正模型,將點(diǎn)云回波強(qiáng)度修正到相同掃描距離和掃描角度條件下的強(qiáng)度值,利用強(qiáng)度值的分類可以進(jìn)一步提高分類提取準(zhǔn)確度,并有效提取不同反射特征的掃描對(duì)象;(3)利用分類后點(diǎn)云數(shù)據(jù)提取掃描對(duì)象的特征信息,并實(shí)現(xiàn)掃描建筑的三維模型重建。本文提供了一種點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理和分類的方法,通過分類模型提取相應(yīng)比例的不同類別點(diǎn)云,依據(jù)分類點(diǎn)云提取掃描對(duì)象的特征信息實(shí)現(xiàn)掃描對(duì)象三維模型的重建,對(duì)地面激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理和應(yīng)用具有一定的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：河北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P225.2;TU198
【圖文】：

獲取采集設(shè)備概述光點(diǎn)云測(cè)量還是傳統(tǒng)測(cè)量都必須在數(shù)據(jù)采集之前對(duì)儀器設(shè)備的了解可以提高測(cè)量的效率，以及避免測(cè)后期數(shù)據(jù)的處理提供正確、合理的數(shù)據(jù)來源。三維三維激光掃描儀（RIEGLVZ-1000 三維激光掃描設(shè)備等。光掃描儀00 三維激光掃描儀（圖 2.1）能夠進(jìn)行高速、高分多回波測(cè)量，其主要的儀器參數(shù)包括：最大掃描距m 距離處）、掃描視場(chǎng)范圍為 100°×360°（垂直

可以根據(jù)影像的差別進(jìn)行樣本的選擇。建筑的墻體根據(jù)顏色的差別可以大概分為三類，因此提取的樣本主要是：白色墻體一種、灰色墻體兩種；不同類別的墻體在建筑面所占面積比例存在差異并導(dǎo)致激光點(diǎn)云數(shù)量不一致，所以選取的樣本數(shù)量不一致，白色墻體樣本激光點(diǎn)云數(shù)量是 443,257 個(gè)，灰色墻體樣本激光點(diǎn)云數(shù)量分別為541,781 個(gè)和 82,323 個(gè)。（2）樣本統(tǒng)計(jì)分析當(dāng)數(shù)據(jù)量較少時(shí)，研究者可以直觀了解研究樣本的基本信息，但是激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)大于人腦可以直接處理、記憶的容量，因此首先需要對(duì)激光點(diǎn)云樣本分組匯總，計(jì)算樣本在不同組段的數(shù)量分布，并匯總成不同類別的激光點(diǎn)云統(tǒng)計(jì)直方圖（圖 3.2），以反映樣本的大致趨勢(shì)。選取的樣本激光點(diǎn)云在數(shù)量上存在一定差異，但是反映的樣本分布相對(duì)顯著。

根據(jù)相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（圖3.4）和圖表確定激光點(diǎn)云樣本的 RGB 值分類區(qū)間（表 3.2），區(qū)間劃分利用的主要參考統(tǒng)計(jì)值包括：標(biāo)準(zhǔn)差、均值、百分位數(shù)，確定初步提取的比例設(shè)定為約 80%；由于照片受光照的影響導(dǎo)致光照條件相對(duì)不足的建筑背光側(cè) RGB 值相對(duì)向光側(cè)較低，區(qū)間的下限設(shè)置的比統(tǒng)計(jì)值偏低，但是區(qū)間在數(shù)值的分布上避免相互重疊。表 3.2 激光點(diǎn)云樣本 RGB 分類區(qū)間樣本類型 R 值區(qū)間 G 值區(qū)間 B 值區(qū)間白色墻體 175 228 175 225 183 221灰色墻體 110 141 116 146 110 154灰色墻體 2 140 174 152 174 153 179圖 3.3 激光點(diǎn)云樣本 RGB 比例分布R 值 G 值B 值

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