基于點云的室內(nèi)語義模型自動構建技術
發(fā)布時間：2022-01-07 01:23
近年來,城市信息化建設經(jīng)歷了從數(shù)字化到智慧化的發(fā)展。三維重建技術作為底層技術之一,已廣泛的應用于信息化建設的各個方面,如城市規(guī)劃、室內(nèi)導航、文物保護、虛擬現(xiàn)實/增強現(xiàn)實等。隨著計算機技術、傳感器技術的發(fā)展,三維點云成為繼傳統(tǒng)地理產(chǎn)業(yè)（GNSS與定位、GIS與空間分析、遙感）后的第四大領域,地理空間信息迎來了從二維到三維,由宏觀到微觀,由室外到室內(nèi)的發(fā)展,對于建筑物室內(nèi)空間應用提出了更高的要求。建筑物室內(nèi)空間深層次應用依托于語義豐富的實體三維模型,這種模型創(chuàng)建主要以人工為主,耗時耗力。近年來,一些軟件及方法提高了室內(nèi)三維建模效率,但是仍需要大量人工干預,自動化程度低。傳統(tǒng)的自動化建模方法如泊松曲面重建等一般局限生成三維網(wǎng)格模型。自動語義化三維建模主要面臨著點云結構化及建筑規(guī)則、語義信息提取等難點,如何自動生成或盡量減少人工編輯以進行建筑物三維建模始終是具有挑戰(zhàn)性的一個課題。本文在對前人的工作總結分析的基礎上,針對基于點云的室內(nèi)自動化語義三維建模開展研究,給出一種基于點云的室內(nèi)語義三維模型自動生成方法。采用由整體到局部的思想,通過逐步分割提取建筑物室內(nèi)的語義信息、幾何信息等,并根據(jù)City...
【文章來源】：北京建筑大學北京市
【文章頁數(shù)】：60 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
a主軸變換前
玫降姆植嘉?咚狗植跡?蚩梢約撲慍鼉嗬肫驕?鄲毯捅曜?差σ，比較鄰域內(nèi)點的距離是否滿足公式（2.2）,若不滿足則視為離群點。·<d_<+·公式（2.2）式中，μ為平均距離、σ為標準差，t為閾值（標準差的倍數(shù)）。2.4PCA主軸變換由于不同的因素對數(shù)據(jù)采集過程的影響會通過誤差傳播進而影響數(shù)據(jù)的方向，因此需要糾正數(shù)據(jù)方向以確保數(shù)據(jù)準確的定位。如圖2.2a在進行方向糾正前，建筑物原始點云數(shù)據(jù)“向上”方向與重力坐標系Z軸方向有一定夾角，點云表現(xiàn)為一定程度的傾斜。需要將原始點云數(shù)據(jù)的“上”方向與重力坐標系的Z軸對齊（圖2.2b）。圖2.2a主軸變換前圖2.2b主軸變換后Fig.2.2aBeforetransformationFig.2.2bAftertransformation為實現(xiàn)將整體點云“向上”方向與重力坐標系的Z軸對齊，首先采用主成分分析算法（PrincipalComponentAnalysis，PCA）估計出整體點云的三個主方向，將以三個主方向構成的局部坐標系與重力坐標系統(tǒng)進行對比，估計旋轉(zhuǎn)角度并計算旋轉(zhuǎn)矩陣[53]，完成點云方向糾正。算法原理如下：
a估計Fig.2.3amainandsecondaryd
【參考文獻】：
期刊論文
[1]為社會進步服務的測繪高新技術[J]. 劉先林. 測繪科學. 2019(06)
[2]基于激光雷達的同時定位與地圖構建方法綜述[J]. 危雙豐,龐帆,劉振彬,師現(xiàn)杰. 計算機應用研究. 2020(02)
[3]利用點云檢測室內(nèi)導航元素的方法綜述[J]. 危雙豐,劉明蕾,趙江洪,黃帥. 武漢大學學報(信息科學版). 2018(12)
[4]三維激光掃描點云數(shù)據(jù)處理研究進展、挑戰(zhàn)與趨勢[J]. 楊必勝,梁福遜,黃榮剛. 測繪學報. 2017(10)
[5]面向?qū)崟r定位的室內(nèi)空間結構分析及制圖方法[J]. 閆金金,尚建嘎,余芳文,湯欣怡,周智勇. 武漢大學學報(信息科學版). 2016(08)
[6]基于隨機抽樣一致性算法的穩(wěn)健點云平面擬合方法[J]. 李孟迪,蔣勝平,王紅平. 測繪科學. 2015(01)
[7]BIM與GIS數(shù)據(jù)集成:IFC與CityGML建筑幾何語義信息互操作技術[J]. 湯圣君,朱慶,趙君嶠. 土木建筑工程信息技術. 2014(04)
[8]利用三維激光掃描技術進行建筑物室內(nèi)外一體建模方法研究[J]. 楊林,盛業(yè)華,王波. 測繪通報. 2014(07)
[9]一種面向室內(nèi)定位的3D建筑模型構建方法[J]. 閆金金,尚建嘎,余芳文,王欣. 計算機應用與軟件. 2013(10)
[10]基于3DS MAX的校園三維模型室內(nèi)外一體化制作[J]. 劉虎,陳漢文. 地理空間信息. 2013(02)
碩士論文
[1]基于CityGML的三維GIS理論方法與實踐探究[D]. 鄒冬兒.重慶師范大學 2013
[2]基于CityGML的大型建筑室內(nèi)三維模型研究[D]. 葛廣昊.南京師范大學 2011
[3]基于CityGML的三維GIS關鍵技術研究[D]. 許嬌龍.國防科學技術大學 2010
[4]室內(nèi)移動導航系統(tǒng)的路徑規(guī)劃方法研究[D]. 徐靜.長春理工大學 2009
本文編號：3573528
【文章來源】：北京建筑大學北京市
【文章頁數(shù)】：60 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
a主軸變換前
玫降姆植嘉?咚狗植跡?蚩梢約撲慍鼉嗬肫驕?鄲毯捅曜?差σ，比較鄰域內(nèi)點的距離是否滿足公式（2.2）,若不滿足則視為離群點。·<d_<+·公式（2.2）式中，μ為平均距離、σ為標準差，t為閾值（標準差的倍數(shù)）。2.4PCA主軸變換由于不同的因素對數(shù)據(jù)采集過程的影響會通過誤差傳播進而影響數(shù)據(jù)的方向，因此需要糾正數(shù)據(jù)方向以確保數(shù)據(jù)準確的定位。如圖2.2a在進行方向糾正前，建筑物原始點云數(shù)據(jù)“向上”方向與重力坐標系Z軸方向有一定夾角，點云表現(xiàn)為一定程度的傾斜。需要將原始點云數(shù)據(jù)的“上”方向與重力坐標系的Z軸對齊（圖2.2b）。圖2.2a主軸變換前圖2.2b主軸變換后Fig.2.2aBeforetransformationFig.2.2bAftertransformation為實現(xiàn)將整體點云“向上”方向與重力坐標系的Z軸對齊，首先采用主成分分析算法（PrincipalComponentAnalysis，PCA）估計出整體點云的三個主方向，將以三個主方向構成的局部坐標系與重力坐標系統(tǒng)進行對比，估計旋轉(zhuǎn)角度并計算旋轉(zhuǎn)矩陣[53]，完成點云方向糾正。算法原理如下：
a估計Fig.2.3amainandsecondaryd
【參考文獻】：
期刊論文
[1]為社會進步服務的測繪高新技術[J]. 劉先林. 測繪科學. 2019(06)
[2]基于激光雷達的同時定位與地圖構建方法綜述[J]. 危雙豐,龐帆,劉振彬,師現(xiàn)杰. 計算機應用研究. 2020(02)
[3]利用點云檢測室內(nèi)導航元素的方法綜述[J]. 危雙豐,劉明蕾,趙江洪,黃帥. 武漢大學學報(信息科學版). 2018(12)
[4]三維激光掃描點云數(shù)據(jù)處理研究進展、挑戰(zhàn)與趨勢[J]. 楊必勝,梁福遜,黃榮剛. 測繪學報. 2017(10)
[5]面向?qū)崟r定位的室內(nèi)空間結構分析及制圖方法[J]. 閆金金,尚建嘎,余芳文,湯欣怡,周智勇. 武漢大學學報(信息科學版). 2016(08)
[6]基于隨機抽樣一致性算法的穩(wěn)健點云平面擬合方法[J]. 李孟迪,蔣勝平,王紅平. 測繪科學. 2015(01)
[7]BIM與GIS數(shù)據(jù)集成:IFC與CityGML建筑幾何語義信息互操作技術[J]. 湯圣君,朱慶,趙君嶠. 土木建筑工程信息技術. 2014(04)
[8]利用三維激光掃描技術進行建筑物室內(nèi)外一體建模方法研究[J]. 楊林,盛業(yè)華,王波. 測繪通報. 2014(07)
[9]一種面向室內(nèi)定位的3D建筑模型構建方法[J]. 閆金金,尚建嘎,余芳文,王欣. 計算機應用與軟件. 2013(10)
[10]基于3DS MAX的校園三維模型室內(nèi)外一體化制作[J]. 劉虎,陳漢文. 地理空間信息. 2013(02)
碩士論文
[1]基于CityGML的三維GIS理論方法與實踐探究[D]. 鄒冬兒.重慶師范大學 2013
[2]基于CityGML的大型建筑室內(nèi)三維模型研究[D]. 葛廣昊.南京師范大學 2011
[3]基于CityGML的三維GIS關鍵技術研究[D]. 許嬌龍.國防科學技術大學 2010
[4]室內(nèi)移動導航系統(tǒng)的路徑規(guī)劃方法研究[D]. 徐靜.長春理工大學 2009
本文編號：3573528
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