本文關(guān)鍵詞：基于曲線擬合理論的點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理分析

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【摘要】：三維激光掃描技術(shù)具有高自動(dòng)化、高速度、高精度、高密度,適應(yīng)性好、設(shè)備運(yùn)行可靠性高的特點(diǎn)。采用三維激光掃描技術(shù)可以很直觀的獲得被測(cè)物表面的大量點(diǎn)云數(shù)據(jù)。如何對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并應(yīng)用于實(shí)際工程中顯得尤為重要。本文應(yīng)用三次B樣條曲線擬合方法擬合隧道斷面,并將其應(yīng)用于隧道穩(wěn)定性分析。主要取得了以下成果：1、對(duì)鹽水溝隧道的兩期三維激光掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行了預(yù)處理。首先對(duì)隧道點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接,其次拼接好的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理,最后按照設(shè)定的距離切割斷面得到斷面點(diǎn)云數(shù)據(jù)。2、基于曲線擬合理論比較分析了有拉格朗日插值法、最小二乘法、Bezier曲線擬合法、B樣條曲線法等幾種成熟的擬合方法,對(duì)比分析這幾種方法的優(yōu)缺點(diǎn),得到三次B樣條曲線擬合法可以很好的表現(xiàn)出曲線的局部特征,且曲線更為平滑。三次B樣條曲線擬合法更適用于離散點(diǎn)云數(shù)據(jù)的曲線擬合。3、本文針對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)量大,迭代次數(shù)多的問(wèn)題,采用一種基于特征點(diǎn)擬合的三次B樣條方法。在保證原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)整體和局部形狀保真度的前提下,通過(guò)分析點(diǎn)云數(shù)據(jù)的曲率分布情況,來(lái)確定隧道斷面的特征點(diǎn),進(jìn)行特征點(diǎn)的曲線擬合。該方法提高了運(yùn)算效率,減少了控制點(diǎn)個(gè)數(shù),且更適用于密集度比較大的點(diǎn)云數(shù)據(jù)擬合。4、對(duì)鹽水溝隧道的兩期點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理分析。根據(jù)三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)的特點(diǎn)隧道斷面形狀的特征,實(shí)現(xiàn)了面變形分析方法。采用三次B樣條曲線擬合法擬合隧道斷面并計(jì)算其面積。通過(guò)空間面積序列穩(wěn)定性分析方法對(duì)比分析擬合斷面面積之間的差異面積；通過(guò)時(shí)間序列穩(wěn)定性分析對(duì)比兩期點(diǎn)云數(shù)據(jù)同一斷面面積變化量,從而判斷擬合精度及隧道的穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：點(diǎn)云數(shù)據(jù) 斷面曲線擬合 三次B樣條 斷面特征點(diǎn)提取 斷面穩(wěn)定性分析
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U452.1;P225.2
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 選題的背景及意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 三維激光掃描技術(shù)研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 點(diǎn)云數(shù)據(jù)曲線擬合的研究現(xiàn)狀13
• 1.3 課題研究的主要目的及內(nèi)容13-15
• 第2章 地面三維激光掃描技術(shù)及數(shù)據(jù)處理15-24
• 2.1 三維激光掃描技術(shù)原理15-17
• 2.2 三維激光掃描技術(shù)的分類17-19
• 2.2.1 按承載平臺(tái)分類17-18
• 2.2.2 按照掃描系統(tǒng)成像平臺(tái)分類18-19
• 2.3 地面三維激光掃描數(shù)據(jù)采集流程19
• 2.4 點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理19-23
• 2.4.1 點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接20-21
• 2.4.2 點(diǎn)云數(shù)據(jù)去噪21-22
• 2.4.3 點(diǎn)云數(shù)據(jù)壓縮22-23
• 2.4.4 隧道斷面切割23
• 2.5 本章小結(jié)23-24
• 第3章 曲線擬合理論方法及對(duì)比分析24-33
• 3.1 拉格朗日插值法24-25
• 3.2 最小二乘曲線擬合法25-26
• 3.3 BEZIER曲線擬合26-27
• 3.4 三次B樣條曲線法27-31
• 3.4.1 B樣條曲線27-29
• 3.4.2 三次B樣條曲線的原理及性質(zhì)29-31
• 3.5 對(duì)比分析31-32
• 3.6 本章小結(jié)32-33
• 第4章 三次B樣條曲線擬合33-41
• 4.1 獲取三次B樣條初始曲線33-36
• 4.1.1 離散點(diǎn)曲率估計(jì)33
• 4.1.2 特征點(diǎn)的提取33-34
• 4.1.3 特征點(diǎn)參數(shù)化34
• 4.1.4 節(jié)點(diǎn)矢量的構(gòu)建34-35
• 4.1.5 最小二乘三次B樣條曲線擬合35-36
• 4.2 擬合曲線精細(xì)化36-38
• 4.2.1 計(jì)算逼近偏差36-37
• 4.2.2 曲線局部精細(xì)化37-38
• 4.3 曲線擬合精度評(píng)定38-40
• 4.3.1 點(diǎn)云數(shù)據(jù)誤差分析38-40
• 4.3.2 擬合精度評(píng)定40
• 4.4 本章小結(jié)40-41
• 第5章 工程實(shí)例分析41-52
• 5.1 工程背景41-42
• 5.2 隧道斷面點(diǎn)云數(shù)據(jù)曲線擬合42-43
• 5.2.1 斷面曲線擬合42-43
• 5.2.2 面積精度評(píng)價(jià)43
• 5.3 基于曲線擬合的空間面積序列變形分析43-47
• 5.3.1 局部曲線擬合空間面積序列分析43-46
• 5.3.2 整體曲線擬合斷面空間序列分析46-47
• 5.4 基于曲線擬合的面積時(shí)間序列變形分析47-49
• 5.4.1 局部曲線擬合面積時(shí)間序列分析47-48
• 5.4.2 整體曲線擬合面積時(shí)間序列分析48-49
• 5.5 基于曲線擬合的三維模型構(gòu)建49-51
• 5.6 本章小結(jié)51-52
• 結(jié)論與展望52-54
• 論文的主要成果52
• 論文的不足與展望52-54
• 致謝54-55
• 參考文獻(xiàn)55-59
• 附表59-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果66

【共引文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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3 郭祥;劉卉;;三維激光掃描技術(shù)及其在地質(zhì)中的應(yīng)用展望[J];軟件導(dǎo)刊;2009年03期

4 邊慧霞;宋勁草;張俊霞;房殿榮;張東;;堤防潰口沖刷試驗(yàn)中三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用[J];人民黃河;2011年10期

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6 王建文;杜春梅;;激光三維掃描圖像處理改進(jìn)算法[J];計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì);2010年17期

7 程少華;;逆向工程中基于NURBS的曲面重構(gòu)[J];數(shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識(shí);2007年01期

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9 劉偉;王愛(ài)軍;;三維激光掃描技術(shù)在建筑物建模測(cè)量中的應(yīng)用[J];山西科技;2012年05期

10 黃承亮;;三維激光掃描技術(shù)在人體三維建模中的應(yīng)用研究[J];測(cè)繪;2013年01期

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本文編號(hào)：635193