本文選題：三維重建 + 激光掃描�。� 參考：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：精確的室內(nèi)環(huán)境三維模型重構(gòu)在文物保護(hù)、公共服務(wù)、搶險救援等領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,三維激光掃描系統(tǒng)因其測量距離遠(yuǎn)、精度高的優(yōu)點(diǎn)在此領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。數(shù)據(jù)獲取成本高、后期處理復(fù)雜是基于激光掃描的室內(nèi)環(huán)境三維模型重構(gòu)過程中主要存在的問題,本課題的目標(biāo)是設(shè)計一套低價格、便攜、測量快速的三維激光掃描系統(tǒng),并對三維點(diǎn)云模型重構(gòu)算法進(jìn)行研究,以解決當(dāng)前行業(yè)人工手動數(shù)據(jù)處理效率低下的問題。通過對三維激光掃描技術(shù)的研究,本文給出了一套三維激光掃描系統(tǒng)的設(shè)計方案,并將整個系統(tǒng)分為三維激光測量單元和交互模塊兩個部分,前者實現(xiàn)三維點(diǎn)云的獲取功能,其核心為通過電機(jī)控制和激光脈沖測距原理完成空間三維信息的采集,后者實現(xiàn)點(diǎn)云顯示、數(shù)據(jù)保存等人機(jī)交互功能,為基于Qt框架撰寫的軟件系統(tǒng)。最終實現(xiàn)的掃描系統(tǒng)具有價格低廉、測量快速、易于便攜的特點(diǎn),多次測量與實驗分析也驗證了整套系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,表明其已經(jīng)具備三維激光點(diǎn)云采集的要求。對于三維點(diǎn)云模型重構(gòu)算法,其核心是點(diǎn)云的匹配,也就是將不同角度不同位置采集的點(diǎn)云進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換使得所有的點(diǎn)云能夠組成一個整體,生成三維點(diǎn)云模型,之后便可進(jìn)行模型擬合等進(jìn)一步處理。本文設(shè)計了一種基于球形標(biāo)靶的點(diǎn)云匹配算法,同時介紹了點(diǎn)云處理過程中常使用的預(yù)處理算法以及特征提取算法,并給出了一套室內(nèi)三維點(diǎn)云模型重構(gòu)方案。良好的實驗結(jié)果驗證了整套方案的可行性和算法的有效性,數(shù)據(jù)處理的效率得到了明顯的提高,重構(gòu)的三維點(diǎn)云模型也達(dá)到了預(yù)期效果,具有一定的工程實際意義。
[Abstract]:The accurate 3D model reconstruction of indoor environment plays an important role in the fields of cultural relic protection, public service, emergency rescue and so on. The 3D laser scanning system has been widely used in this field because of its long measurement distance and high accuracy. The high cost of data acquisition and complex post-processing are the main problems in the reconstruction of 3D model of indoor environment based on laser scanning. The goal of this project is to design a low price portable and fast measuring 3D laser scanning system. The reconstruction algorithm of 3D point cloud model is studied to solve the problem of low efficiency of manual data processing. Through the research of 3D laser scanning technology, this paper gives a design scheme of 3D laser scanning system, and divides the whole system into three dimensional laser measurement unit and interactive module. The former realizes the function of acquiring 3D point cloud. The core of the system is the acquisition of 3D spatial information through the principle of motor control and laser pulse ranging. The latter realizes human-computer interaction functions such as point cloud display, data saving and so on. It is a software system based on QT framework. The scanning system is characterized by low cost, fast measurement and easy to carry. The stability and reliability of the whole system are verified by many measurements and experiments. It shows that the system has the requirement of 3D laser point cloud acquisition. For the reconstruction algorithm of 3D point cloud model, the core of the algorithm is point cloud matching, that is, coordinate transformation of point cloud collected from different angles and different positions makes all point clouds form a whole and generate 3D point cloud model. Then the model fitting can be further processed. In this paper, a point cloud matching algorithm based on spherical target is designed. At the same time, the preprocessing algorithm and feature extraction algorithm used in point cloud processing are introduced, and a set of indoor 3D point cloud model reconstruction scheme is presented. Good experimental results verify the feasibility of the whole scheme and the effectiveness of the algorithm, the efficiency of data processing has been significantly improved, the reconstructed 3D point cloud model has achieved the expected results, which has a certain engineering practical significance.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41

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本文編號：1989807