本文關(guān)鍵詞：地面激光掃描三維模型重建技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：地面三維激光掃描技術(shù)是一種新興的測繪技術(shù),可以非接觸、高精度、快速地采集目標(biāo)物表面海量點(diǎn)云數(shù)據(jù)。這些點(diǎn)云可以真實(shí)、精準(zhǔn)地反映目標(biāo)物表面實(shí)際狀況,從而為實(shí)物的數(shù)字三維模型重建提供了一種全新思路,因此該技術(shù)被廣泛運(yùn)用于數(shù)字城市、文物保護(hù)、考古測繪等眾多領(lǐng)域。如何處理海量點(diǎn)云數(shù)據(jù),獲取高質(zhì)量點(diǎn)云,提高數(shù)字模型重建的效率仍是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。本文首先介紹了地面三維激光掃描儀工作原理,然后結(jié)合多個(gè)實(shí)例對(duì)點(diǎn)云預(yù)處理中可視化、點(diǎn)云拼接、點(diǎn)云去噪、點(diǎn)云精簡進(jìn)行研究。在此基礎(chǔ)上,針對(duì)不規(guī)則和規(guī)則兩種結(jié)構(gòu)形狀的實(shí)體,分別研究了不規(guī)則三角網(wǎng)格法和特征線提取法兩套詳細(xì)的三維模型重建方案,實(shí)現(xiàn)了從點(diǎn)云到三維數(shù)字模型的重建。最后,引入多視圖影像模型重建技術(shù),以點(diǎn)云數(shù)據(jù)為結(jié)合點(diǎn),研究融合三維激光掃描和多視圖影像模型重建技術(shù),提出一種新的快速精細(xì)化模型重建思路。文章主要研究工作有以下幾點(diǎn):(1)歸納了三維激光掃描技術(shù)的工作流程,并對(duì)實(shí)際應(yīng)用中所需的硬軟件設(shè)備進(jìn)行匯總和分類。討論和總結(jié)了采用三維掃描技術(shù)進(jìn)行點(diǎn)云采集的外業(yè)實(shí)施流程和需注意的事項(xiàng)。(2)以古亭點(diǎn)云為例,采用四種拼接方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,對(duì)四種拼接方法的精度、效率及適用性等進(jìn)行分析和對(duì)比,發(fā)現(xiàn)靶球拼接法速度快,精度可以達(dá)到mm級(jí)。同時(shí)分析了點(diǎn)云噪點(diǎn)的三個(gè)主要來源,研究直通去噪法、體素化網(wǎng)格法、Statistical Outlier Removal法和Geomagic Studio軟件處理等多種方法,并將結(jié)果用于古亭點(diǎn)云進(jìn)行去噪和采樣,最后獲得高質(zhì)量整體點(diǎn)云。(3)針對(duì)不同結(jié)構(gòu)形狀的掃描對(duì)象,文章結(jié)合古亭和現(xiàn)代建筑兩個(gè)具體實(shí)例,分別研究不規(guī)則三角網(wǎng)格建模法和特征線提取建模法兩種解決方案,進(jìn)行模型重建實(shí)驗(yàn),并從模型精度、模型數(shù)據(jù)量、適用性等多個(gè)方面對(duì)兩種建模技術(shù)比較分析。結(jié)果表明三角網(wǎng)格建模法適用于不規(guī)則實(shí)體建模,古亭模型平均偏差為1.2mm;特征線提取建模法適用于規(guī)則實(shí)體的模型重建,建筑物模型最大偏差為1.4cm。同時(shí)針對(duì)兩種不同結(jié)構(gòu)形狀的數(shù)字三維模型,結(jié)合三維渲染軟件,研究兩種不同的紋理貼圖方案,增強(qiáng)了模型真實(shí)性和觀賞性。(4)引入和研究多視圖影像模型重建技術(shù),并以宋代古馬為例,完成模型重建實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了該技術(shù)的可行性。以點(diǎn)云數(shù)據(jù)為結(jié)合點(diǎn),面對(duì)一些特殊的掃描場景,研究融合激光掃描技術(shù)和多視角影像模型重建技術(shù),提出一種新的快速精細(xì)化建模思路,對(duì)一處考古工地進(jìn)行測試,完成建模,并對(duì)模型進(jìn)行精度評(píng)定,數(shù)字模型的中誤差為±1.03cm。同時(shí),利用多視圖影像模型重建技術(shù)對(duì)三維激光掃描點(diǎn)云的缺損區(qū)域進(jìn)行修補(bǔ)也是一種新的思路。
【關(guān)鍵詞】：三維激光掃描技術(shù) 點(diǎn)云處理 不規(guī)則三角網(wǎng)格法 特征線提取法 多視圖影像模型重建技術(shù)
【學(xué)位授予單位】：東華理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P225.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 1 緒論13-19
• 1.1 研究背景和意義13-14
• 1.1.1 研究背景13
• 1.1.2 研究意義13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容16-19
• 2 地面三維激光掃描技術(shù)19-27
• 2.1 地面三維激光掃描的工作原理19-21
• 2.2 地面三維激光掃描系統(tǒng)的分類21-22
• 2.3 地面三維激光掃描技術(shù)的工作流程22-24
• 2.3.1 工作流程22-23
• 2.3.2 數(shù)據(jù)處理軟件23-24
• 2.4 地面三維激光掃描技術(shù)特點(diǎn)24-25
• 2.4.1 地面三維激光掃描技術(shù)的特點(diǎn)24
• 2.4.2 與近景攝影測量技術(shù)的比較24-25
• 2.5 地面三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域25-26
• 2.6 本章小結(jié)26-27
• 3 數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理27-45
• 3.1 數(shù)據(jù)采集27-28
• 3.2 點(diǎn)云拼接28-34
• 3.2.1 基于特征點(diǎn)拼接29-32
• 3.2.2 無特征點(diǎn)拼接32-33
• 3.2.3 四種拼接方法的對(duì)比分析33-34
• 3.3 點(diǎn)云去噪34-40
• 3.3.1 常用去噪方法34-36
• 3.3.2 直通去噪36-37
• 3.3.3 Statistical Outlier Removal法去除離群點(diǎn)37-38
• 3.3.4 體素化網(wǎng)格法點(diǎn)云采樣38-40
• 3.4 GEOMAGIC STUDIO點(diǎn)云處理40-43
• 3.4.1 Geomagic Studio基本算法40-41
• 3.4.2 古亭點(diǎn)云減少噪音實(shí)驗(yàn)41-43
• 3.5 本章小結(jié)43-45
• 4 點(diǎn)云數(shù)據(jù)的三維模型重建45-59
• 4.1 不規(guī)則實(shí)物模型重建45-51
• 4.1.1 不規(guī)則三角網(wǎng)格法45-46
• 4.1.2 古亭三維建模實(shí)驗(yàn)46-49
• 4.1.3 古亭紋理貼圖49-51
• 4.2 規(guī)則實(shí)體模型重建51-57
• 4.2.1 特征線提取建模法51-53
• 4.2.2 大型建筑物建模實(shí)驗(yàn)53-55
• 4.2.3 建筑物紋理貼圖55-57
• 4.3 兩種建模技術(shù)的對(duì)比分析57-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 5 融合多視圖影像模型重建技術(shù)59-71
• 5.1 多視圖影像模型重建技術(shù)59
• 5.2 宋代古石馬建模實(shí)驗(yàn)59-63
• 5.2.1 點(diǎn)云數(shù)據(jù)生成60-61
• 5.2.2 模型重建61-63
• 5.3 融合激光掃描和多視圖影像模型重建技術(shù)63-70
• 5.3.1 基于激光掃描部分的模型重建64-67
• 5.3.2 基于多視圖影像部分的模型重建67-69
• 5.3.3 激光掃描模型與多視圖影像重建模型的融合69-70
• 5.4 本章小結(jié)70-71
• 6 結(jié)論及展望71-73
• 6.1 結(jié)論71
• 6.2 展望71-73
• 致謝73-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間成果79

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