本文關鍵詞：三維激光掃描點云邊界檢測和孔洞修補技術研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：三維激光掃描技術是測繪科學的一次技術革新,它以其獨特的優(yōu)勢逐漸成為了多個領域的研究熱點。由于在三維激光掃描過程中物體遮擋或者被測物體表面復雜等因素的影響,測量數(shù)據(jù)不可避免地產(chǎn)生孔洞,必然會對重建后數(shù)字模型的質量產(chǎn)生影響。研究點云邊界檢測和孔洞修補,確保點云數(shù)據(jù)的完整性,對后續(xù)點云數(shù)據(jù)處理和模型重構是十分有利的。本文重點研究了孔洞修復過程中的相應算法,通過編程實現(xiàn)及實驗檢驗,完成了相關算法的改進,主要工作及成果如下:(1)針對散亂點云數(shù)據(jù)分布不規(guī)律性,本文提出了改進的動態(tài)網(wǎng)格k鄰域算法,建立點云空間拓撲關系,實驗表明該算法不僅能夠快速、準確地查找出目標點的k鄰近點,還具有較為廣泛的適用范圍。(2)為了檢測出點云數(shù)據(jù)的邊界,提出了基于吊錘法的方法。將目標點及其鄰近點賦予相同的重量,以目標點作為支點進行懸掛,根據(jù)其物理表現(xiàn)中各點的空間分布關系判別目標點是否為邊界點。實驗證明,該算法能夠準確地檢測出邊界特征點。(3)為了判別點云數(shù)據(jù)的內外邊界,研究分析了內外邊界與其他數(shù)據(jù)點的關系,基于內外邊界的形心點與其他數(shù)據(jù)點相對于邊界的位置的不同,對內外邊界進行判別。實驗證明,該方法能夠準確地判別出內外邊界。(4)為了修補點云數(shù)據(jù)的孔洞區(qū)域,深入研究了相關算法,利用基于徑向基函數(shù)的改進方法對孔洞區(qū)域進行修補。通過將孔洞邊界點投影到特征平面上,并基于掃描線進行特征面插值,然后利用徑向基函數(shù)進行曲面擬合,最后將特征平面上的新增點映射到擬合曲面上,實現(xiàn)孔洞修補。實驗證明,該算法在處理不同曲率變化的區(qū)域都有較好的修補效果,并具有較強的適用性。(5)通過將本文算法應用于龜山漢墓和峰峰礦區(qū)瓦斯罐點云數(shù)據(jù)孔洞修補中,驗證了算法具有一定的實用性。
【關鍵詞】：三維激光掃描 k鄰近 邊界檢測 孔洞識別 孔洞修補
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P225.2
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-16
• 變量注釋表16-17
• 1 緒論17-26
• 1.1 研究背景及意義17-18
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀18-22
• 1.3 主要研究內容及技術路線22-24
• 1.4 論文組織結構24-26
• 2 三維激光掃描技術與數(shù)據(jù)預處理26-37
• 2.1 三維激光掃描技術26-32
• 2.2 RIGEL VZ-1000三維激光掃描系統(tǒng)32-34
• 2.3 點云數(shù)據(jù)預處理34-35
• 2.4 本章小結35-37
• 3 點云數(shù)據(jù)K鄰域搜索算法37-48
• 3.1 鄰域類型37-38
• 3.2 空間拓撲關系38-42
• 3.3 基于改進動態(tài)網(wǎng)格的k鄰域算法42-43
• 3.4 算法實例及分析43-47
• 3.5 本章小結47-48
• 4 點云數(shù)據(jù)邊界檢測算法48-62
• 4.1 邊界檢測算法簡述48
• 4.2 基于吊錘法的邊界檢測算法48-52
• 4.3 邊界特征點排序52-53
• 4.4 內外邊界特征點的識別53-55
• 4.5 算法實例及分析55-61
• 4.6 本章小結61-62
• 5 點云數(shù)據(jù)孔洞修補算法62-78
• 5.1 基于特征平面的孔洞修補62-65
• 5.2 基于徑向基函數(shù)的曲面擬合65-68
• 5.3 基于擬合曲面的孔洞修補68-69
• 5.4 算法實例與分析69-73
• 5.5 工程實例應用73-77
• 5.6 本章小結77-78
• 6 結論與展望78-80
• 6.1 結論78
• 6.2 展望78-80
• 參考文獻80-85
• 作者簡歷85-87
• 學位論文數(shù)據(jù)集87

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本文編號：428167