本文關(guān)鍵詞：基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的三維模型重建

  更多相關(guān)文章： 點(diǎn)云數(shù)據(jù) 三維激光掃描 三維模型 算法

【摘要】：三維模型是人類對(duì)現(xiàn)實(shí)世界物體的模擬,借助三維模型可實(shí)現(xiàn)城市規(guī)劃、工業(yè)設(shè)計(jì)、文物復(fù)原等具有重要意義的研究工作。三維激光掃描技術(shù)的問(wèn)世,使得真三維模型的重建工作變得更加容易實(shí)現(xiàn)。這種被稱為實(shí)景復(fù)制技術(shù)的新手段可獲取海量的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù),然后通過(guò)一系列的后處理流程實(shí)現(xiàn)從原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)到真三維模型的所有任務(wù)。雖然這種基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的三維模型重建技術(shù)具有很多傳統(tǒng)測(cè)量手段所不具有的優(yōu)勢(shì),在目前仍存在一些亟待研究的問(wèn)題。首先針對(duì)常用的平滑濾波算法可能會(huì)改變點(diǎn)的坐標(biāo)值,而其他不改變坐標(biāo)值的濾波算法往往還需要反射強(qiáng)度等信息這個(gè)現(xiàn)象,論文提出一種基于距離判定的濾波算法,該算法引入了統(tǒng)計(jì)學(xué)原理,且只需提供點(diǎn)的坐標(biāo)值。經(jīng)過(guò)編制算法程序進(jìn)行實(shí)例驗(yàn)證并與原始圖像對(duì)比,發(fā)現(xiàn)該算法濾波效果良好,能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的濾波工作。其次針對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)壓縮工作中較早提出的、常用的區(qū)域重心壓縮算法會(huì)存在丟失模型細(xì)節(jié)特征較多的現(xiàn)象,論文對(duì)區(qū)域重心壓縮算法進(jìn)行了改進(jìn)。改進(jìn)算法將點(diǎn)云數(shù)據(jù)壓縮分為兩個(gè)步驟并結(jié)合兩個(gè)閾值分別進(jìn)行判定,在進(jìn)行壓縮時(shí)除了保留柵格體的重心點(diǎn)之外還保留了一個(gè)符合一定閾值范圍的最遠(yuǎn)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)整個(gè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的壓縮。通過(guò)編制算法程序驗(yàn)證并與區(qū)域重心壓縮算法結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn),同等條件下改進(jìn)的區(qū)域重心壓縮算法比區(qū)域重心壓縮算法壓縮效果好,而且通過(guò)剖面圖對(duì)比可以看出前者丟失的細(xì)節(jié)特征較少,證明改進(jìn)的區(qū)域重心壓縮算法是可行的。最后針對(duì)目前建模平臺(tái)方面存在的不完善、互不兼容等問(wèn)題,論文在分析常用建模平臺(tái)Geomagic Studio、Cyclone、PCL及建模輔助軟件Photoshop、3DMax、SkyLine的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,探索了一種多平臺(tái)聯(lián)合建模方法。在建模過(guò)程中,充分發(fā)揮各軟件平臺(tái)的建模優(yōu)勢(shì),集成互補(bǔ),使得模型重建效果更好。通過(guò)西安科技大學(xué)臨潼校區(qū)部分建筑物三維模型重建實(shí)驗(yàn),對(duì)這些軟件之間處理結(jié)果的格式轉(zhuǎn)換給出了解決方案。
【關(guān)鍵詞】：點(diǎn)云數(shù)據(jù) 三維激光掃描 三維模型 算法
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P225.2
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 緒論9-13
• 1.1 選題背景及意義9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.3 研究?jī)?nèi)容11-13
• 2 基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的三維建模基礎(chǔ)13-23
• 2.1 三維激光掃描原理13-15
• 2.1.1 激光脈沖測(cè)距原理13-14
• 2.1.2 相位測(cè)距原理14
• 2.1.3 光學(xué)三角原理14-15
• 2.2 點(diǎn)云數(shù)據(jù)常用的存儲(chǔ)格式15-16
• 2.2.1 ASCII格式文件15-16
• 2.2.2 二進(jìn)制格式文件16
• 2.3 三維模型的基本形式16-17
• 2.3.1 點(diǎn)云模型16-17
• 2.3.2 三維線框模型17
• 2.3.3 三維表面模型17
• 2.3.4 三維實(shí)體模型17
• 2.4 三維模型的數(shù)學(xué)模型17-22
• 2.4.1 平面的數(shù)學(xué)模型17-18
• 2.4.2 球面的數(shù)學(xué)模型18-19
• 2.4.3 自由曲面的數(shù)學(xué)模型19-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 3 點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理23-40
• 3.1 點(diǎn)云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)23-26
• 3.1.1 配準(zhǔn)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)23
• 3.1.2 四元數(shù)配準(zhǔn)算法23-24
• 3.1.3 六參數(shù)配準(zhǔn)算法24-25
• 3.1.4 ICP算法25-26
• 3.2 基于距離判定的數(shù)據(jù)濾波算法26-31
• 3.2.1 平滑濾波26-27
• 3.2.2 雙邊濾波算法27
• 3.2.3 基于距離判定的數(shù)據(jù)濾波算法27-31
• 3.3 改進(jìn)的區(qū)域重心壓縮算法31-38
• 3.3.1 區(qū)域重心壓縮算法32-33
• 3.3.2 基于真三維TIN的數(shù)據(jù)壓縮算法33-34
• 3.3.3 改進(jìn)的區(qū)域重心壓縮算法34-38
• 3.4 點(diǎn)云數(shù)據(jù)分割38-39
• 3.4.1 點(diǎn)云數(shù)據(jù)分割算法的分類38
• 3.4.2 區(qū)域生長(zhǎng)算法38-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 4 多平臺(tái)聯(lián)合建模方法40-45
• 4.1 Cyclone軟件40-41
• 4.2 Geomagic Studio軟件41
• 4.3 PCL軟件41-42
• 4.4 三維建模輔助軟件42-43
• 4.4.1 Photoshop軟件42
• 4.4.2 3DMax軟件42
• 4.4.3 SkyLine軟件42-43
• 4.5 多種平臺(tái)聯(lián)合建模方法43-44
• 4.6 本章小結(jié)44-45
• 5 三維模型重建實(shí)驗(yàn)45-60
• 5.1 實(shí)驗(yàn)區(qū)選擇45-46
• 5.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取46-48
• 5.3 點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理48-50
• 5.3.1 利用PCL平臺(tái)對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)濾波48-49
• 5.3.2 利用Cyclone平臺(tái)對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)49-50
• 5.3.3 利用PCL平臺(tái)對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)壓縮50
• 5.4 三維模型的重建50-56
• 5.4.1 Cyclone平臺(tái)對(duì)較規(guī)則的建筑物建模50-54
• 5.4.2 Geomagic Studio平臺(tái)對(duì)不規(guī)則建筑的建模54-56
• 5.5 利用 3Dmax平臺(tái)對(duì)三維模型貼圖56-57
• 5.5.1 利用Photoshop平臺(tái)做材質(zhì)56
• 5.5.2 三維模型貼圖56-57
• 5.6 三維場(chǎng)景及地形信息的建立57-59
• 5.6.1 DEM和DOM的獲取57-58
• 5.6.2 利用SkyLine平臺(tái)制作三維場(chǎng)景58-59
• 5.6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析59
• 5.7 本章小結(jié)59-60
• 6 結(jié)論與展望60-61
• 6.1 結(jié)論60
• 6.2 展望60-61
• 致謝61-63
• 參考文獻(xiàn)63-66
• 附錄66-70
• 附錄一：基于距離判定的濾波算法核心代碼66-69
• 附錄二：改進(jìn)的區(qū)域重心壓縮算法核心代碼69-70
• 附錄三：攻讀研究生期間取得研究成果70

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9 喻W毶，

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