發(fā)布時間：2020-07-25 16:59

【摘要】：三維點云數(shù)據(jù)可以為三維地理信息系統(tǒng)、仿真和虛擬技術(shù),以及數(shù)字城市建設(shè)建立真實的三維城市模型,也為與城市有關(guān)的環(huán)境設(shè)計、規(guī)劃設(shè)計、交通指揮、信號布站、環(huán)保分析、虛擬旅游等工作提供仿真和模擬。由點云重建三維模型以及相關(guān)的處理技術(shù)已有多年的研究歷史并取得了大量的研究成果,但由于各個領(lǐng)域獲取三維點云數(shù)據(jù)的技術(shù)各不相同,因此現(xiàn)有的點云處理技術(shù)對各種領(lǐng)域的應(yīng)用中存在著不足,如噪聲、外點、數(shù)據(jù)缺失、尖銳特征的丟失和不均勻采樣等所表現(xiàn)出的魯棒性不足。許多研究機構(gòu)和研究人員一直從事于點處理中各種關(guān)鍵技術(shù)的研究與改進,以提高三維點云數(shù)據(jù)的質(zhì)量和處理速度。本文研究的主要目的在于提高點云數(shù)據(jù)在城市三維模型構(gòu)建過程中的處理效率,并且通過提高點云數(shù)據(jù)的處理效率,以及模型重建的精度,為數(shù)字城市的快速建設(shè)提供了一定支持。本文在分析了基于三維激光掃描數(shù)據(jù)進行三維重建的理論方法和應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,總結(jié)了地面三維激光掃描儀的外業(yè)點云數(shù)據(jù)對模型構(gòu)建的關(guān)鍵技術(shù),以及總結(jié)了所應(yīng)用的理論和模型重建方法。在逆向工程技術(shù)的基礎(chǔ)上,使用TrimbleRealWorks對Trimble TX8智能型激光掃描儀所掃描得到的點云數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)預(yù)處理,開展了如下四個方面的研究工作:(1)通過考慮點云數(shù)據(jù)的點間距,權(quán)重分析并且結(jié)合加權(quán)法向量優(yōu)化了WLOP算法,使用了新的EnWLOP方法對點云數(shù)據(jù)進行簡化;(2)對比噴氣式平滑與雙邊濾波平滑,采用對建筑物最優(yōu)的雙邊濾波平滑對點云數(shù)據(jù)以及其法向量進行光滑,得到了優(yōu)質(zhì)的點云邊緣;(3)并通過泊松算法在精度不丟失的情況下對點云數(shù)據(jù)進行了快速的表面重建,節(jié)省了時間;(4)最后通過MFC結(jié)合OpenGL的方法對點云數(shù)據(jù)的處理軟件進行了針對性的開發(fā)。研究主要結(jié)果有:(1)設(shè)計了一種結(jié)合加權(quán)法向量的WLOP算法,通過與主流軟件的處理結(jié)果對比,使點云簡化的精度以及速度均有提高;(2)對現(xiàn)階段大部分點云處理軟件不考慮法向量的處理方法,估算了法向量,使建模的精度獲得提高;(3)對3種點云數(shù)據(jù)平滑的方法進行對比,得出雙邊濾波平滑方法是對建筑物最優(yōu)的平滑方式;(4)由于主流軟件對于點云數(shù)據(jù)的處理比較零散,沒有專門針對建筑物的處理軟件,本文設(shè)計并開發(fā)了針對建筑的點云處理軟件,為數(shù)字城市建設(shè)提供了支持。
【學(xué)位授予單位】：上海師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P225.2
【圖文】：

圖 2.1 三維激光點云配準報告由于 Trimble TX8 所生產(chǎn)的數(shù)據(jù)自身為加密文件，不具備三方對數(shù)據(jù)的處理工作，所以，首先使用 Trimble Real Works 軟件中進行預(yù)處理操作，對數(shù)據(jù)進行解密操作，在 TrimbleRealWorks 軟件中處理后，文件將被保存為以下幾種類型：（1）文本文件（*.asc，*.xml，*.pts）：這種類型的文件為常見的二進制文本文件，數(shù)據(jù)保存為 3 列，分別為三維激光點云的空間坐標（X,Y,Z）坐標，或者為北、東、高程的坐標格式。在一般情況下，在固定地區(qū)，擁有固定的坐標系統(tǒng)的前提下，.asc 文件的存儲格式為北、東、高程的格式以適配當(dāng)?shù)鬲毩⒆鴺讼�。對結(jié)果的精度和當(dāng)?shù)亟ㄖ䲣呙璧慕Y(jié)果吻合度達到比較高的程度。點之間的數(shù)據(jù)用換行符進行分割。點的坐標使用逗號、空格或制表符進行分割。在讀入工程軟件時需要進行文本到工程圖像文件的轉(zhuǎn)換操作。存儲形式如圖 2.2 所示：

圖 2.1 三維激光點云配準報告由于 Trimble TX8 所生產(chǎn)的數(shù)據(jù)自身為加密文件，不具備三方對數(shù)據(jù)的處理工作，所以，首先使用 Trimble Real Works 軟件中進行預(yù)處理操作，對數(shù)據(jù)進行解密操作，在 TrimbleRealWorks 軟件中處理后，文件將被保存為以下幾種類型：（1）文本文件（*.asc，*.xml，*.pts）：這種類型的文件為常見的二進制文本文件，數(shù)據(jù)保存為 3 列，分別為三維激光點云的空間坐標（X,Y,Z）坐標，或者為北、東、高程的坐標格式。在一般情況下，在固定地區(qū)，擁有固定的坐標系統(tǒng)的前提下，.asc 文件的存儲格式為北、東、高程的格式以適配當(dāng)?shù)鬲毩⒆鴺讼�。對結(jié)果的精度和當(dāng)?shù)亟ㄖ䲣呙璧慕Y(jié)果吻合度達到比較高的程度。點之間的數(shù)據(jù)用換行符進行分割。點的坐標使用逗號、空格或制表符進行分割。在讀入工程軟件時需要進行文本到工程圖像文件的轉(zhuǎn)換操作。存儲形式如圖 2.2 所示：

圖 2.3 三維激光點云的 OFF 存儲形式 文本（*.ply）：PLY 文件格式是由斯坦福大學(xué)開發(fā)的。在圖形領(lǐng)域的許多著名的模型數(shù)據(jù)，如斯坦福的文章以及點云實驗中見到的 Happy Buddha、Drago術(shù)的大型幾何模型庫，北卡羅萊納（UNC）電廠模式。多邊形文件格式開發(fā)的目標是為滿足大多數(shù)圖形應(yīng)建一個簡單但簡單的模型格式，它允許文件以 AS發(fā)人員希望這種簡單而靈活的文件格式將幫助開發(fā)題。然而，由于種種原因，新的文件格式在工業(yè)領(lǐng)域圖形學(xué)研究中，PLY 仍然是一種常用的重要文件格一種多邊形模型的數(shù)據(jù)格式，不同于三維引擎常用的，每個層文件只用于描述多邊形模型對象（對象），邊形等數(shù)據(jù)，每一類這樣的數(shù)據(jù)稱為元素。與現(xiàn)代比，層次結(jié)構(gòu)實際上是一種不簡單的簡單文件格式

【參考文獻】

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本文編號：2770106