本文關鍵詞：港口煤炭全自動無人化裝卸系統(tǒng)點云數據處理算法研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：港口煤場全自動無人化裝卸系統(tǒng)對我國國民經濟發(fā)展有重要意義,而該系統(tǒng)的核心內容之一就是對煤場堆料信息的獲取與分析。本文以激光掃描儀為采集工具,在分析所采集到的點云數據信息結構的基礎上,面向實際應用,從數據采集與轉化到數據的精簡與反演,再到存儲與更新,組成了一套較為完整的數據處理算法。本文的主要研究內容有以下幾個方面:首先,根據掃描儀在煤場的實際工作情況,結合煤場大車與掃描儀的各個參數,推導出將激光掃描儀直接采集得到的長度數據轉換到三維點云數據的計算公式。隨后討論了在實際應用中可能產生的偏角與偏差,并給出相關修正公式。其次,從實時性出發(fā),研究煤場點云數據精簡與三角剖分的算法。考慮到煤場的點云是線結構的,提出了基于線結構光掃描的兩步式點云精簡方法。首先用最小距離-偏差角度精簡法對每一行上的點云進行精簡;然后用改進的基于線結構光掃描的Delaunay三角剖分對點云數據進行三角化;最后利用三角剖分所得的Voronoi鄰域,采用最小二乘平面法對點云數據的行間進行精簡。再次,從煤場點云數據的存儲與更新的實際要求出發(fā),設計了一種點云的存儲算法。首先將三維點云數據轉化為一維Morton碼,然后用分塊算法把被均勻網格劃分的點云合并為較大的方塊,將方塊作為整體存入數據庫。在更新時,則先尋找均勻網格的邊緣,將這些可能會覆蓋掉數據庫中有用數據去除,然后再分塊更新入數據庫中。最后,介紹了煤場點云數據處理實驗系統(tǒng),該系統(tǒng)用以驗證算法的有效性,并測定算法中的參數。在實驗系統(tǒng)中,可以很方便的調試各種參數,并對算法效果進行測試。經實驗系統(tǒng)驗證,本文算法快速有效。
【關鍵詞】：點云精簡 激光掃描 點云數據存儲 三角剖分
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP274.2;TP333
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-15
• 1.1 課題背景及意義11
• 1.2 國內外研究現狀11-13
• 1.2.1 煤炭全自動無人化裝卸系統(tǒng)的研究現狀11-12
• 1.2.2 激光三維成像技術的研究現狀12
• 1.2.3 點云數據精簡的研究現狀12-13
• 1.3 本文研究內容與組織結構13-15
• 第2章 點云數據的采集與轉換15-27
• 2.1 引言15
• 2.2 港.煤炭自動無人化裝卸系統(tǒng)的工作原理15-17
• 2.3 數據采集設備17-18
• 2.4 點云數據的坐標轉換18-26
• 2.4.1 坐標系的定義18-19
• 2.4.2 掃描儀坐標19-20
• 2.4.3 將掃描儀采集的數據轉化為坐標值20-22
• 2.4.4 激光掃描數據偏差修正22-25
• 2.4.5 實驗例證25-26
• 2.5 本章小結26-27
• 第3章 煤場點云數據的精簡與成像27-51
• 3.1 引言27
• 3.2 點云反演的一般實現方法27-33
• 3.2.1 Delaunay三角剖分優(yōu)化準則29-30
• 3.2.2 常用的三角剖分算法30-33
• 3.3 點云精簡的一般實現方法33-37
• 3.3.1 點云精簡算法的評價標準33-34
• 3.3.2 常用的點云精簡算法34-37
• 3.4 基于線結構光掃描的兩步式點云精簡算法設計37-44
• 3.4.1 最小距離-偏差角度精簡法38
• 3.4.2 改進的基于線結構光掃描的Delaunay三角剖分38-41
• 3.4.3 基于到最小二乘平面距離的精簡法41-44
• 3.5 體積的計算44-49
• 3.5.1 均勻網格法的體積計算44-46
• 3.5.2 投影法的計算過程46-48
• 3.5.3 兩種體積計算方法適應性的比較48-49
• 3.6 實驗結果及分析49
• 3.7 本章小結49-51
• 第4章 煤場點云數據的存儲與更新51-67
• 4.1 引言51
• 4.2 分塊處理算法51-59
• 4.2.1 基于寬度優(yōu)先原則的方塊搜索方法52-53
• 4.2.2 基于深度優(yōu)先原則的方塊搜索方法53-55
• 4.2.3 基于形狀優(yōu)先原則的方塊搜索方法55-57
• 4.2.4 三種方法性能的對比57-59
• 4.3 基于MORTON碼的點云數據存儲預處理59-60
• 4.4 數據存儲結構60-62
• 4.5 點云數據的更新62-66
• 4.5.1 掃描邊緣的尋找63-65
• 4.5.2 數據更新流程65-66
• 4.6 本章小結66-67
• 第5章 實驗系統(tǒng)的設計與實現67-81
• 5.1 引言67
• 5.2 實驗環(huán)境67-70
• 5.2.1 硬件環(huán)境67-68
• 5.2.2 軟件開發(fā)環(huán)境68-70
• 5.3 實驗系統(tǒng)軟件設計70-72
• 5.3.1 設計思想70
• 5.3.2 系統(tǒng)模塊70-72
• 5.4 實驗系統(tǒng)核心模塊72-77
• 5.4.1 數據采集模塊72-74
• 5.4.2 坐標轉換模塊74-75
• 5.4.3 點云精簡模塊75
• 5.4.4 圖形反演模塊75-76
• 5.4.5 存儲更新模塊76-77
• 5.5 實驗系統(tǒng)數據處理實際效果77-80
• 5.5.1 三維重構的實驗方案77
• 5.5.2 三維重構的對象77-78
• 5.5.3 三維重構實驗過程與結果78-80
• 5.6 本章小結80-81
• 結論81-82
• 參考文獻82-86
• 攻讀碩士學位期間承擔的科研任務與主要成果86-87
• 致謝87-88
• 作者簡介88

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前3條

1 張子才;肖蘇;吳剛;伍文宇;;料場無人化系統(tǒng)的研究和應用[J];寶鋼技術;2008年02期

2 張子才;;散貨料堆的實時三維成像方法[J];機電設備;2009年02期

3 朱冒冒,馮祖軍,郭建華,鞠魯粵;三維柵格法在數據點云精簡中的應用[J];上海大學學報(自然科學版);2005年03期

  本文關鍵詞：港口煤炭全自動無人化裝卸系統(tǒng)點云數據處理算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：281527