隨著地面三維激光掃描技術(shù)的發(fā)展,基于地面三維激光點云數(shù)據(jù)的三維建模應(yīng)用越來越廣泛。為了獲取三維點云模型,需要對不同視角下的點云數(shù)據(jù)進行配準,并對配準后的點云數(shù)據(jù)進行三維建模。對三維建模而言,模型點云的配準是三維建模的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。針對地面三維激光點云配準及建模所需,本論文在分析現(xiàn)有配準算法的基礎(chǔ)上,對三維正態(tài)分布變換算法進行了改進,對點云數(shù)據(jù)壓縮方法進行了分析,建立了基于矢量-角度法的模型點云壓縮算法,并進行了建模研究。論文最后開展了實例應(yīng)用及分析研究。論文的主要研究結(jié)果如下:（1）針對不同類型的點云數(shù)據(jù),建立了相應(yīng)的配準算法。在初始配準階段,本文分別建立了SAC-IA算法和PFH/FPFH特征描述算子相結(jié)合的局部特征初始配準算法,以及RANSAC算法和4PCS相結(jié)合的全局搜索初始配準算法。通過實驗驗證得出適合不同類型數(shù)據(jù)的點云初始配準算法。在初始配準結(jié)果的基礎(chǔ)上,針對三維正態(tài)分布變換算法容易陷入局部最優(yōu)和收斂性差的問題,對其進行了改進。改進算法利用近似Hessian矩陣來解決三維正態(tài)分布變換算法計算復(fù)雜導(dǎo)致配準效率低的問題,并利用線性搜索算法改進牛頓迭代算法以加快其收斂速度。（2）針對三... 

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 論文的研究背景和意義
        1.1.1 論文的研究背景
        1.1.2 論文的研究意義
    1.2 地面三維激光點云數(shù)據(jù)配準及建模的國內(nèi)外研究進展
        1.2.1 地面三維激光點云數(shù)據(jù)配準及建模的國內(nèi)研究進展
        1.2.2 地面三維激光點云數(shù)據(jù)配準及建模的國外研究進展
    1.3 論文的主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線
        1.3.1 論文研究的主要內(nèi)容
        1.3.2 論文研究的技術(shù)路線
    1.4 論文的組織結(jié)構(gòu)
第二章 地面三維激光點云數(shù)據(jù)配準及建模相關(guān)的理論基礎(chǔ)
    2.1 點云配準的定義和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)
        2.1.1 點云配準的定義
        2.1.2 點云配準的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)——剛體變換
    2.2 點云配準涉及的幾何特征
        2.2.1 點的鄰域
        2.2.2 法向量和曲率
    2.3 點云數(shù)據(jù)的配準技術(shù)
        2.3.1 初始配準
        2.3.2 精確配準
    2.4 點云建模的應(yīng)用
    2.5 本章小結(jié)
第三章 點云配準算法及改進研究
    3.1 基于kd-tree的最近點搜索
    3.2 PFH、FPFH特征描述算子
        3.2.1 PFH描述算子
        3.2.2 FPFH描述算子
    3.3 4PCS算法
    3.4 SAC-IA算法與RANSAC算法
        3.4.1 SAC-IA算法
        3.4.2 RANSAC算法
    3.5 初始配準算法描述及設(shè)計流程
    3.6 三維正態(tài)分布變換算法改進
        3.6.1 三維正態(tài)分布變換算法
        3.6.2 基于近似Hessian矩陣改進的三維正態(tài)分布變換算法
        3.6.3 基于線性搜索改進的三維正態(tài)分布變換算法
    3.7 改進的三維正態(tài)分布變換算法描述及設(shè)計流程
    3.8 本章小結(jié)
第四章 基于地面三維激光點云數(shù)據(jù)建模關(guān)鍵技術(shù)研究
    4.1 三維點云建模流程概述
    4.2 基于矢量-角度法的模型點云壓縮算法
        4.2.1 迭代包圍盒法
        4.2.2 矢量-角度法
    4.3 算法分析
        4.3.1 確定分層數(shù)目
        4.3.2 確定最短距離和角度閾值
    4.4 本章小結(jié)
第五章 地面三維激光點云數(shù)據(jù)配準及建模實例
    5.1 實驗環(huán)境介紹
    5.2 初始配準算法實驗結(jié)果及分析
    5.3 基于三維正態(tài)分布變換改進的精配準算法實驗及結(jié)果分析
    5.4 基于矢量-角度法的模型點云壓縮算法的壓縮結(jié)果及建模分析
        5.4.1 基于矢量-角度法的模型點云壓縮結(jié)果
        5.4.2 點云建模結(jié)果及分析
    5.5 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻
致謝
附錄A



本文編號：3655436