發(fā)布時間：2017-08-10 19:06

  本文關鍵詞：鎮(zhèn)北臺及沿線的明長城遺址監(jiān)測

  更多相關文章： 三維數(shù)字化模型 大面積 非結構化 小型無人直升機 激光雷達

【摘要】：長城是中華民族的瑰寶,橫穿中國東西大陸。由于自然因素和人為作用,長城正在遭受破壞,所以長城保護刻不容緩。為了有效保護明長城,國家啟動了科技支撐計劃項目《長城保存狀態(tài)智能感知關鍵技術研究》。本課題是該計劃項目的核心部分,其目標是建立鎮(zhèn)北臺及沿線的明長城三維數(shù)字化模型,而長城三維模型的建立可以為古長城保護提供現(xiàn)代技術支撐。長城具有大面積性,為了監(jiān)測長城的狀態(tài),本文采用小型無人直升機搭載激光雷達系統(tǒng)(LiDAR:含激光測距儀、慣性測量單元、全球定位系統(tǒng))和數(shù)碼相機的方式對長城進行分段采集。由于三維激光掃描儀具有價格昂貴、體積大和重量大等特點,本文采用質量輕的二維激光掃描儀和舵機組合模擬三維激光掃描儀的方法。長城還具有非結構化性,本文為小型無人直升機設定一種飛行-懸停-掃描的數(shù)據采集模式來采集物體表面點云。獲取到原始數(shù)據之后,在數(shù)據處理方面,首先得到每個掃描位置的三維點云圖,之后采用點云配準算法進行兩兩匹配。然而,小型無人直升機的位置不精確會導致匹配效果變差。這個問題會隨著被重建物體的面積變大而加劇,其結果往往是三維模型點云圖不閉合或者分層嚴重。為此,本文采用圖優(yōu)化方法來解決上述難題。另外,本文還介紹了點云處理中常用的點云精簡和點云平滑去噪算法。有了質量較好的點云數(shù)據,本文用Geomagic Studio建立并修剪三維模型。本文對陜西省榆林市的部分明長城遺址進行了三維建模工作,實驗證明了上述建模方法的正確性和實用性。
【關鍵詞】：三維數(shù)字化模型 大面積 非結構化 小型無人直升機 激光雷達
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU-87;TP274
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-14
• 1.1 課題背景與意義8-9
• 1.2 國內外發(fā)展現(xiàn)狀9-12
• 1.3 主要研究內容12-14
• 第2章 數(shù)據采集系統(tǒng)設計14-24
• 2.1 硬件設計14-19
• 2.2 地面站軟件19-20
• 2.3 數(shù)據采集系統(tǒng)的啟動步驟20-21
• 2.4 數(shù)據采集方案21-23
• 2.5 本章小結23-24
• 第3章 長城三維數(shù)字化模型的構建24-47
• 3.1 坐標變換25-27
• 3.2 點云拼接27-32
• 3.2.1 點云配準28-30
• 3.2.2 點云連續(xù)拼接30-32
• 3.3 點云全局優(yōu)化32-42
• 3.3.1 g2o優(yōu)化的原理33-36
• 3.3.2 閉環(huán)檢測36-37
• 3.3.3 圖優(yōu)化37-39
• 3.3.4 關于圖優(yōu)化的討論39-42
• 3.4 點云精簡與平滑去噪42-44
• 3.4.1 點云精簡42-43
• 3.4.2 平滑去噪43-44
• 3.5 構建三維數(shù)字化模型44-46
• 3.6 本章小結46-47
• 第4章 現(xiàn)場實驗及結果分析47-54
• 4.1 實驗前準備工作47-48
• 4.2 實驗結果及分析48-53
• 4.3 本章小結53-54
• 結論54-55
• 參考文獻55-60
• 致謝60

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本文編號：652160