【摘要】：三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)可以為三維地理信息系統(tǒng)、仿真和虛擬技術(shù),以及數(shù)字城市建設(shè)建立真實(shí)的三維城市模型,也為與城市有關(guān)的環(huán)境設(shè)計(jì)、規(guī)劃設(shè)計(jì)、交通指揮、信號(hào)布站、環(huán)保分析、虛擬旅游等工作提供仿真和模擬。由點(diǎn)云重建三維模型以及相關(guān)的處理技術(shù)已有多年的研究歷史并取得了大量的研究成果,但由于各個(gè)領(lǐng)域獲取三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的技術(shù)各不相同,因此現(xiàn)有的點(diǎn)云處理技術(shù)對(duì)各種領(lǐng)域的應(yīng)用中存在著不足,如噪聲、外點(diǎn)、數(shù)據(jù)缺失、尖銳特征的丟失和不均勻采樣等所表現(xiàn)出的魯棒性不足。許多研究機(jī)構(gòu)和研究人員一直從事于點(diǎn)處理中各種關(guān)鍵技術(shù)的研究與改進(jìn),以提高三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的質(zhì)量和處理速度。本文研究的主要目的在于提高點(diǎn)云數(shù)據(jù)在城市三維模型構(gòu)建過(guò)程中的處理效率,并且通過(guò)提高點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理效率,以及模型重建的精度,為數(shù)字城市的快速建設(shè)提供了一定支持。本文在分析了基于三維激光掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建的理論方法和應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,總結(jié)了地面三維激光掃描儀的外業(yè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)模型構(gòu)建的關(guān)鍵技術(shù),以及總結(jié)了所應(yīng)用的理論和模型重建方法。在逆向工程技術(shù)的基礎(chǔ)上,使用TrimbleRealWorks對(duì)Trimble TX8智能型激光掃描儀所掃描得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理,開(kāi)展了如下四個(gè)方面的研究工作:(1)通過(guò)考慮點(diǎn)云數(shù)據(jù)的點(diǎn)間距,權(quán)重分析并且結(jié)合加權(quán)法向量?jī)?yōu)化了WLOP算法,使用了新的EnWLOP方法對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)化;(2)對(duì)比噴氣式平滑與雙邊濾波平滑,采用對(duì)建筑物最優(yōu)的雙邊濾波平滑對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)以及其法向量進(jìn)行光滑,得到了優(yōu)質(zhì)的點(diǎn)云邊緣;(3)并通過(guò)泊松算法在精度不丟失的情況下對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行了快速的表面重建,節(jié)省了時(shí)間;(4)最后通過(guò)MFC結(jié)合OpenGL的方法對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理軟件進(jìn)行了針對(duì)性的開(kāi)發(fā)。研究主要結(jié)果有:(1)設(shè)計(jì)了一種結(jié)合加權(quán)法向量的WLOP算法,通過(guò)與主流軟件的處理結(jié)果對(duì)比,使點(diǎn)云簡(jiǎn)化的精度以及速度均有提高;(2)對(duì)現(xiàn)階段大部分點(diǎn)云處理軟件不考慮法向量的處理方法,估算了法向量,使建模的精度獲得提高;(3)對(duì)3種點(diǎn)云數(shù)據(jù)平滑的方法進(jìn)行對(duì)比,得出雙邊濾波平滑方法是對(duì)建筑物最優(yōu)的平滑方式;(4)由于主流軟件對(duì)于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理比較零散,沒(méi)有專(zhuān)門(mén)針對(duì)建筑物的處理軟件,本文設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了針對(duì)建筑的點(diǎn)云處理軟件,為數(shù)字城市建設(shè)提供了支持。
【學(xué)位授予單位】：上海師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：P225.2
【圖文】：

圖 2.1 三維激光點(diǎn)云配準(zhǔn)報(bào)告由于 Trimble TX8 所生產(chǎn)的數(shù)據(jù)自身為加密文件，不具備三方對(duì)數(shù)據(jù)的處理工作，所以，首先使用 Trimble Real Works 軟件中進(jìn)行預(yù)處理操作，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解密操作，在 TrimbleRealWorks 軟件中處理后，文件將被保存為以下幾種類(lèi)型：（1）文本文件（*.asc，*.xml，*.pts）：這種類(lèi)型的文件為常見(jiàn)的二進(jìn)制文本文件，數(shù)據(jù)保存為 3 列，分別為三維激光點(diǎn)云的空間坐標(biāo)（X,Y,Z）坐標(biāo)，或者為北、東、高程的坐標(biāo)格式。在一般情況下，在固定地區(qū)，擁有固定的坐標(biāo)系統(tǒng)的前提下，.asc 文件的存儲(chǔ)格式為北、東、高程的格式以適配當(dāng)?shù)鬲?dú)立坐標(biāo)系。對(duì)結(jié)果的精度和當(dāng)?shù)亟ㄖ䲣呙璧慕Y(jié)果吻合度達(dá)到比較高的程度。點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)用換行符進(jìn)行分割。點(diǎn)的坐標(biāo)使用逗號(hào)、空格或制表符進(jìn)行分割。在讀入工程軟件時(shí)需要進(jìn)行文本到工程圖像文件的轉(zhuǎn)換操作。存儲(chǔ)形式如圖 2.2 所示：

圖 2.1 三維激光點(diǎn)云配準(zhǔn)報(bào)告由于 Trimble TX8 所生產(chǎn)的數(shù)據(jù)自身為加密文件，不具備三方對(duì)數(shù)據(jù)的處理工作，所以，首先使用 Trimble Real Works 軟件中進(jìn)行預(yù)處理操作，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解密操作，在 TrimbleRealWorks 軟件中處理后，文件將被保存為以下幾種類(lèi)型：（1）文本文件（*.asc，*.xml，*.pts）：這種類(lèi)型的文件為常見(jiàn)的二進(jìn)制文本文件，數(shù)據(jù)保存為 3 列，分別為三維激光點(diǎn)云的空間坐標(biāo)（X,Y,Z）坐標(biāo)，或者為北、東、高程的坐標(biāo)格式。在一般情況下，在固定地區(qū)，擁有固定的坐標(biāo)系統(tǒng)的前提下，.asc 文件的存儲(chǔ)格式為北、東、高程的格式以適配當(dāng)?shù)鬲?dú)立坐標(biāo)系。對(duì)結(jié)果的精度和當(dāng)?shù)亟ㄖ䲣呙璧慕Y(jié)果吻合度達(dá)到比較高的程度。點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)用換行符進(jìn)行分割。點(diǎn)的坐標(biāo)使用逗號(hào)、空格或制表符進(jìn)行分割。在讀入工程軟件時(shí)需要進(jìn)行文本到工程圖像文件的轉(zhuǎn)換操作。存儲(chǔ)形式如圖 2.2 所示：

圖 2.3 三維激光點(diǎn)云的 OFF 存儲(chǔ)形式 文本（*.ply）：PLY 文件格式是由斯坦福大學(xué)開(kāi)發(fā)的。在圖形領(lǐng)域的許多著名的模型數(shù)據(jù)，如斯坦福的文章以及點(diǎn)云實(shí)驗(yàn)中見(jiàn)到的 Happy Buddha、Drago術(shù)的大型幾何模型庫(kù)，北卡羅萊納（UNC）電廠(chǎng)模式。多邊形文件格式開(kāi)發(fā)的目標(biāo)是為滿(mǎn)足大多數(shù)圖形應(yīng)建一個(gè)簡(jiǎn)單但簡(jiǎn)單的模型格式，它允許文件以 AS發(fā)人員希望這種簡(jiǎn)單而靈活的文件格式將幫助開(kāi)發(fā)題。然而，由于種種原因，新的文件格式在工業(yè)領(lǐng)域圖形學(xué)研究中，PLY 仍然是一種常用的重要文件格一種多邊形模型的數(shù)據(jù)格式，不同于三維引擎常用的，每個(gè)層文件只用于描述多邊形模型對(duì)象（對(duì)象），邊形等數(shù)據(jù)，每一類(lèi)這樣的數(shù)據(jù)稱(chēng)為元素。與現(xiàn)代比，層次結(jié)構(gòu)實(shí)際上是一種不簡(jiǎn)單的簡(jiǎn)單文件格式

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 居濤;;Fixing Geometric Errors on Polygonal Models:A Survey[J];Journal of Computer Science & Technology;2009年01期

2 董辰世,汪國(guó)昭;一個(gè)利用法矢的散亂點(diǎn)三角剖分算法[J];計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào);2005年06期

3 馮結(jié)青,趙豫紅,萬(wàn)華根,郭建民,金小剛,彭群生;基于曲線(xiàn)和曲面控制的多邊形物體變形反走樣[J];計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào);2005年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前8條

1 孟娜;基于激光掃描點(diǎn)云的數(shù)據(jù)處理技術(shù)研究[D];山東大學(xué);2009年

2 張連偉;散亂點(diǎn)云三維表面重建技術(shù)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

3 王仁芳;點(diǎn)模型數(shù)字幾何處理若干技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2007年

4 郭鳳華;幾何造型中參數(shù)化與擬合技術(shù)的研究[D];山東大學(xué);2007年

5 繆永偉;點(diǎn)模型的幾何處理和形狀編輯[D];浙江大學(xué);2007年

6 肖春霞;三維點(diǎn)采樣模型的數(shù)字幾何處理技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2006年

7 苗蘭芳;點(diǎn)模型的表面幾何建模和繪制[D];浙江大學(xué);2005年

8 胡國(guó)飛;三維數(shù)字表面去噪光順技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2005年

本文編號(hào)：2770106