發(fā)布時間：2016-09-19 10:27

  本文關(guān)鍵詞：融合攝影測量技術(shù)的地面激光掃描數(shù)據(jù)全自動紋理映射方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《武漢大學(xué)》 2014年

融合攝影測量技術(shù)的地面激光掃描數(shù)據(jù)全自動紋理映射方法研究

方偉  

【摘要】：三維模型重建的自動化是激光掃描和攝影測量發(fā)展追求的目標(biāo)之一,當(dāng)前,在對激光掃描三維模型進(jìn)行紋理重建的過程中,紋理和激光掃描三維模型之間的自動配準(zhǔn)方法仍是制約激光掃描模型紋理映射生產(chǎn)的瓶頸問題。 紋理影像和激光掃描三維模型之間的自動配準(zhǔn)屬于經(jīng)典的二維三維配準(zhǔn)問題,而配準(zhǔn)的本質(zhì)歸結(jié)為特征的提取和匹配。手動選擇控制點(diǎn)不僅需要大量交互操作,而且由于三維模型上的特征不明顯,難以判斷每個控制點(diǎn)的精度是否滿足配準(zhǔn)的要求。雖然現(xiàn)在地面激光掃描能夠獲取較高密度的三維點(diǎn)云以及強(qiáng)度信息,能夠通過自動算法從其中提取足夠多的三維特征點(diǎn),但是現(xiàn)有的方法對于自動剔除和光學(xué)影像之間大量的誤匹配依然非常困難。 對于從地面激光掃描數(shù)據(jù)中提取特征點(diǎn)而言,通過生成二維強(qiáng)度影像,強(qiáng)度信息的利用能夠極大的提高特征點(diǎn)提取的數(shù)量和自動化程度,然而,強(qiáng)度影像的特征點(diǎn)提取能力不僅和它的像素密度成正比,更是和強(qiáng)度的一致性成正相關(guān)。由于采用激光主動成像的方式,地面激光掃描的強(qiáng)度信息受多種因素的影響而導(dǎo)致其產(chǎn)生的強(qiáng)度影像“曝光”不一致,其中最顯著的因素就是近距離反常效應(yīng),目前的方法依然不能有效解決這個原因?qū)е碌牟灰恢聠栴},因此,解決紋理和激光掃描自動配準(zhǔn)的問題首先需要生成高質(zhì)量的強(qiáng)度影像。 本文以解決激光掃描紋理重建生產(chǎn)過程中的這個瓶頸問題為目的,對涉及到的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。主要的研究工作如下： 1)研究了影響地面激光掃描點(diǎn)云強(qiáng)度的各種因素,提出了基于物理模型的樣本估計(jì)的地面激光掃描強(qiáng)度校正的方法； 2)仔細(xì)研究了針對同軸相位式掃描儀Z+F Imager5006i的近距離效應(yīng)的產(chǎn)生原因,并分析了上述激光強(qiáng)度校正方法在該型掃描數(shù)據(jù)上的應(yīng)用效果； 3)研究了激光點(diǎn)云精確法線估計(jì)需要考慮的因素和方法； 4)研究了激光點(diǎn)云強(qiáng)度影像生成的各種方法和它們的適用場景; 5)研究了基于激光點(diǎn)云強(qiáng)度影像、融合攝影測量技術(shù)的地面激光三維掃描數(shù)據(jù)與光學(xué)影像的自動配準(zhǔn)方法： 6)對激光掃描紋理映射精度的定義和影響因素進(jìn)行全面的研究。論文的主要創(chuàng)新點(diǎn)在于： 1)提出同軸相位式地面激光掃描儀強(qiáng)度數(shù)據(jù)的實(shí)用化校正方案。該方法針對當(dāng)前強(qiáng)度校正研究無法有效解釋地面激光掃描儀近距離效應(yīng)的現(xiàn)狀,采用基于物理模型參數(shù)估計(jì)的方法,深入分析了同軸相位式地面激光掃描儀點(diǎn)云強(qiáng)度近距離效應(yīng)的產(chǎn)生過程,得出掃描儀接收光學(xué)系統(tǒng)的散焦效應(yīng)是近距離激光回波強(qiáng)度反常變低的原因。通過創(chuàng)新設(shè)計(jì)的樣本數(shù)據(jù)采集方案,有效地估計(jì)出對應(yīng)物理模型的參數(shù),從而實(shí)現(xiàn)了對特定類型激光掃描儀強(qiáng)度近距離效應(yīng)的有效校正。為了達(dá)到實(shí)用化的點(diǎn)云強(qiáng)度校正,本文創(chuàng)新性的將具有相似表面粗糙度的白墻和莫高窟壁畫激光掃描強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行距離校正,然后利用校正后的白墻的數(shù)據(jù)作為樣本估計(jì)強(qiáng)度-入射角因素中的粗糙度參數(shù),用于對莫高窟壁畫強(qiáng)度數(shù)據(jù)的校正,為強(qiáng)度的實(shí)用化提供了有力保證。 2)提出了一種基于強(qiáng)度影像的激光掃描三維點(diǎn)云和攝影測量光學(xué)影像自動配準(zhǔn)的方法。首先對激光點(diǎn)云生成有利于三維-特征精確提取的強(qiáng)度全景影像,然后讓強(qiáng)度影像和光學(xué)影像之間采用基于尺度不變特征的SIFT算子進(jìn)行特征提取和匹配。然后對光學(xué)影像做攝影測量相對定向,得到影像之間的多度重疊連接點(diǎn),接著將這些多度重疊點(diǎn)和強(qiáng)度-光學(xué)影像之間的匹配點(diǎn)求交集,從而大量剔除強(qiáng)度影像和光學(xué)影像之間的無效匹配。在對剩下的光學(xué)影像匹配點(diǎn)進(jìn)行前方交會后,誤匹配的剔除可以轉(zhuǎn)化為兩個三維匹配點(diǎn)集之間的RANSAC求解問題。在利用距離統(tǒng)計(jì)聚類的方法求出兩匹配點(diǎn)集之間的縮放比例后,兩點(diǎn)集之間僅存在旋轉(zhuǎn)和平移的剛性變換,這使得誤匹配的剔除變得非常容易。最后,剩下來的正確匹配被轉(zhuǎn)化成對應(yīng)的三維控制點(diǎn)來對光學(xué)影像進(jìn)行攝影測量絕對定向,已充分利用整體平差實(shí)現(xiàn)激光掃描三維點(diǎn)云和光學(xué)影像之間的自動配準(zhǔn)。需要進(jìn)一步深入研究的問題： 1)強(qiáng)度校正中涉及到點(diǎn)云多路徑效用的地方需要仔細(xì)研究,以進(jìn)一步提高強(qiáng)度校正的精度。 2)在考慮點(diǎn)云強(qiáng)度對法線估計(jì)精度影像的時候,需要深入研究其物理模型并采集大量的樣本才能準(zhǔn)確估計(jì)測距噪音和點(diǎn)云強(qiáng)度之間的關(guān)系。 3)全景強(qiáng)度影像的問題是在影像變形比較大的地方無法提取特征點(diǎn),后續(xù)可以考慮用透視投影影像進(jìn)行特征提取,同時也要考慮三維點(diǎn)云內(nèi)插的精度問題。 4)研究應(yīng)用非剛性自動紋理映射模型,消除因?yàn)槿S模型的誤差造成的映射紋理之間的幾何接縫。 5)紋理影像的獲取質(zhì)量對后續(xù)的攝影測量成功率和精度有很大的影響,研究如何利用三維激光掃描模型和可用相機(jī)的參數(shù),自動設(shè)計(jì)攝影測量網(wǎng)絡(luò),以實(shí)現(xiàn)滿足攝影測量影像的自動化采集。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：P225.2;P23
【目錄】：

下載全文 更多同類文獻(xiàn)

CAJ全文下載

(如何獲取全文？ 歡迎：購買知網(wǎng)充值卡、在線充值、在線咨詢)

CAJViewer閱讀器支持CAJ、PDF文件格式

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉鋼,彭群生,鮑虎軍;基于多幅實(shí)拍照片為真實(shí)景物模型添加紋理[J];軟件學(xué)報(bào);2005年11期

【共引文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 季長路,張家鈺;激光基準(zhǔn)信標(biāo)儀中CPU及其控制原理的分析與設(shè)計(jì)[J];安徽機(jī)電學(xué)院學(xué)報(bào);2000年02期

2 趙巖,劉曉麗,孫詒丹;大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)引入全息干涉技術(shù)定性觀測溫度場的變化[J];鞍山師范學(xué)院學(xué)報(bào);2000年03期

3 馬宗峰;王紀(jì)強(qiáng);羅光明;張朝陽;張春熹;歐攀;;全光纖相干激光雷達(dá)本振光功率優(yōu)化[J];半導(dǎo)體光電;2009年02期

4 徐軍;王煥欽;易潔羽;何德勇;趙天鵬;明海;謝建平;;單縱模VCSEL自混合多普勒測速傳感系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J];半導(dǎo)體光電;2009年05期

5 朱璐萊;張濤;;數(shù)字全息干涉測量中消相關(guān)誤差的理論分析與仿真估計(jì)[J];半導(dǎo)體光電;2010年04期

6 王麗寬,胡紹海,王焰;基于互信息量的醫(yī)學(xué)圖像拼合算法[J];北方交通大學(xué)學(xué)報(bào);2004年02期

7 方海燕;劉小勇;樂靜;郭俊杰;;球殼表面缺陷的光學(xué)復(fù)合式非接觸測量[J];兵工學(xué)報(bào);2011年07期

8 尹寶才,胡永利,程世銓,谷春亮;基于形變模型的人臉建模及其應(yīng)用綜述[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2003年03期

9 胡永利,尹寶才;基于線性組合模型的人臉特征檢測方法[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2005年05期

10 時永剛;鄒謀炎;;新的廣義距離與多模態(tài)醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)[J];北京理工大學(xué)學(xué)報(bào);2006年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 梁雪馳;徐丹旸;李辛;;機(jī)載民用激光器性能綜合測試設(shè)備研制[A];第三屆民用飛機(jī)先進(jìn)制造技術(shù)及裝備論壇論文匯編[C];2011年

2 殷祖燾;胡賓鑫;;脈沖激光測距儀環(huán)境試驗(yàn)性能檢測裝置的研制[A];第一屆中國微電子計(jì)量與測試技術(shù)研討會論文集[C];2008年

3 ;A coarse-to-refined approach of medical image registration based on combining mutual information and shape information[A];大連理工大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)術(shù)論文集（第2卷）[C];2005年

4 孫少燕;唐煥文;唐一源;;醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)的某些進(jìn)展[A];大連理工大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)術(shù)論文集（第2卷）[C];2005年

5 孫少燕;唐一源;唐煥文;;一種基于信息離散性度量的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法[A];大連理工大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)術(shù)論文集（第2卷）[C];2005年

6 崔海濤;黃翔東;蔣長麗;;基于全相位FFT的激光測距法[A];全國第五屆信號和智能信息處理與應(yīng)用學(xué)術(shù)會議�？�(第一冊)[C];2011年

7 姜忠海;辛麗;方光宇;王玉曉;張學(xué)如;宋瑛林;;飛秒光纖激光自相關(guān)譜畸變產(chǎn)生機(jī)理的研究[A];2007年先進(jìn)激光技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用研討會論文集[C];2007年

8 曹維國;朱運(yùn)東;安志勇;楊瑞寧;肖作江;;基于激光原理的曲臂測量系統(tǒng)研制[A];2007年先進(jìn)激光技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用研討會論文集[C];2007年

9 孫卜郊;劉揚(yáng);朱恒偉;肖洋;周東華;;異類圖匹配方法研究[A];第二屆紅外成像系統(tǒng)仿真測試與評價(jià)技術(shù)研討會論文集[C];2008年

10 王戰(zhàn)虎;魏煥東;華建文;;偏振移相光路移相誤差分析[A];2009年先進(jìn)光學(xué)技術(shù)及其應(yīng)用研討會論文集（上冊）[C];2009年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李建華;基于三角原理的森林測高器研制與應(yīng)用[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

2 范亞;基于高分辨率顱腦CT體數(shù)據(jù)的病變自動檢出方法研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

3 李登旺;醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)和分割技術(shù)研究及在圖像引導(dǎo)放射治療系統(tǒng)中的應(yīng)用[D];山東大學(xué);2011年

4 潘梅森;醫(yī)學(xué)圖像傾斜校正方法與應(yīng)用研究[D];中南大學(xué);2011年

5 康巖輝;阿伏伽德羅常數(shù)測量中硅球直徑測量的若干關(guān)鍵問題研究[D];天津大學(xué);2009年

6 張德新;面陣航偵CCD相機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其圖像拼接技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

7 周健;用于車載自主導(dǎo)航激光多普勒測速儀的初步研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

8 李寶;三維點(diǎn)云的魯棒處理技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

9 蓋杉;多模態(tài)紙幣圖像分析關(guān)鍵技術(shù)研究及其應(yīng)用[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

10 韋虎;三維外形測量系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳軍;測量不確定度在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

2 田野;環(huán)境衛(wèi)星光學(xué)影像自動配準(zhǔn)算法研究與并行實(shí)現(xiàn)[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2009年

3 趙曉剛;特征點(diǎn)搜索與基于形變模型的三維人臉建模的研究[D];河南工業(yè)大學(xué);2010年

4 李哲;圖像配準(zhǔn)的理論及其相關(guān)算法研究[D];西安電子科技大學(xué);2011年

5 楊麗;基于人工魚群算法的圖像配準(zhǔn)的研究與實(shí)現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2009年

6 段美茵;基于互信息的圖像配準(zhǔn)方法研究[D];西安電子科技大學(xué);2011年

7 丁維維;基于三維重建過程中紋理映射問題的研究[D];西安電子科技大學(xué);2010年

8 于亞楠;Y型多針孔干涉儀及其在絕對位置坐標(biāo)測量中的應(yīng)用研究[D];山東師范大學(xué);2011年

9 陳孝禮;基于改進(jìn)SVM的垃圾郵件過濾系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[D];山東師范大學(xué);2011年

10 周宏斌;三米滾珠絲杠螺旋線誤差激光測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];山東建筑大學(xué);2011年

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 黃蘊(yùn)褘;曾忠;;基于激光掃描的機(jī)軸質(zhì)量檢測研究[J];機(jī)械工程師;2010年02期

2 張從周;激光掃描尺寸檢測的研究[J];長春光學(xué)精密機(jī)械學(xué)院學(xué)報(bào);1997年01期

3 張國玉,安志勇,張從周,李成志;激光掃描大直徑測量方法研究[J];航空計(jì)測技術(shù);1997年03期

4 汪帆;何文峰;林昀;;車載激光掃描測量系統(tǒng)外標(biāo)定方法的研究和實(shí)現(xiàn)[J];城市勘測;2014年02期

5 孟昭山;趙銳;;激光掃描應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)問題綜述[J];測繪與空間地理信息;2009年06期

6 孫雁楠;汪駿;;直升機(jī)激光掃描巡檢作業(yè)工藝的研究[J];科技資訊;2011年05期

7 安承武，宋文棟，陸冬生，范永昌，，李再光;激光掃描制備大尺寸超導(dǎo)薄膜的理論分析[J];激光技術(shù);1995年05期

8 馮建蘭,方小平 ,阮玉;微機(jī)在激光掃描顯示中的應(yīng)用[J];黃石高等�？茖W(xué)校學(xué)報(bào);1997年02期

9 侯方源;激光掃描激勵的圖像板讀取裝置研究[J];光學(xué)精密工程;1999年02期

10 苗永平,劉永智;二維激光掃描規(guī)律研究[J];應(yīng)用光學(xué);2005年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李艷;涂成生;;高精度三維激光掃描在首件檢測中的應(yīng)用[A];第十五屆全國汽車檢測技術(shù)年會論文集[C];2011年

2 崔宇;隋鑫;楊坤;;雙直徑激光掃描檢測系統(tǒng)研究[A];科技創(chuàng)新與節(jié)能減排——吉林省第五屆科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)年會論文集（上冊）[C];2008年

3 陶業(yè);馬國欣;張賴;;激光掃描測量信號邊界檢出方法研究[A];2006年全國光電技術(shù)學(xué)術(shù)交流會會議文集（D 光電信息處理技術(shù)專題）[C];2006年

4 李芹;鐘若飛;譚賁;;基于車載激光掃描數(shù)據(jù)的地面粗糙度提取[A];第十七屆中國遙感大會摘要集[C];2010年

5 張洪濤;徐海峰;翟旭華;;激光掃描大直徑工件檢測方法研究[A];科技創(chuàng)新與節(jié)能減排——吉林省第五屆科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)年會論文集（上冊）[C];2008年

6 賀磊;余春平;李廣云;;激光掃描數(shù)據(jù)多站配準(zhǔn)方法研究[A];高精度幾何量光電測量與校準(zhǔn)技術(shù)研討會論文集[C];2008年

7 張國玉;徐熙平;宋甲午;楊琳;李成志;安志勇;;三維曲面激光掃描光三角檢測系統(tǒng)[A];2002年中國光學(xué)學(xué)會年會論文集[C];2002年

8 鄭猛;邵雙運(yùn);馮其波;;計(jì)算機(jī)X射線激光掃描系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[A];2009年先進(jìn)光學(xué)技術(shù)及其應(yīng)用研討會論文集（上冊）[C];2009年

9 程正逢;王盛才;石克勤;王圣祖;;國外航空激光掃描測量系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用[A];全國測繪與地理信息技術(shù)研討交流會專輯[C];2003年

10 徐進(jìn)軍;張毅;崔晨風(fēng);鄭炎兵;;基于激光掃描技術(shù)的路面測量[A];湖北省測繪學(xué)會2006年度科學(xué)技術(shù)交流會論文集[C];2006年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉金生 范樹元;[N];石油管道報(bào);2013年

2 南京軍區(qū)福州總醫(yī)院中心實(shí)驗(yàn)室 涂向東　整理 吳志 張文明;[N];健康報(bào);2010年

3 秦建明;[N];中國文物報(bào);2001年

4 郭曉冰　李倩;[N];國家電網(wǎng)報(bào);2013年

5 本報(bào)記者 夏靜 本報(bào)通訊員 胡慶方 吳江龍;[N];光明日報(bào);2012年

6 記者 詹文河 韓戰(zhàn)鋒;[N];廣東科技報(bào);2008年

7 胡慶方 馮林;[N];中國教育報(bào);2011年

8 高林;[N];中國電子報(bào);2003年

9 王思海;[N];新華每日電訊;2007年

10 劉頓;[N];檢察日報(bào);2007年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 梁玉斌;面向建筑測繪的地面激光掃描模式識別方法研究[D];武漢大學(xué);2013年

2 蔡潤彬;地面激光掃描數(shù)據(jù)后處理若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];同濟(jì)大學(xué);2008年

3 方偉;融合攝影測量技術(shù)的地面激光掃描數(shù)據(jù)全自動紋理映射方法研究[D];武漢大學(xué);2014年

4 王典;基于二維激光掃描的林木聯(lián)合采育機(jī)作業(yè)環(huán)境測量[D];北京林業(yè)大學(xué);2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張學(xué)軍;激光掃描測微儀研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2003年

2 張兵;激光掃描測徑儀的試驗(yàn)探索[D];天津大學(xué);2007年

3 張成博;基于激光掃描的料場測量系統(tǒng)的研究[D];武漢理工大學(xué);2012年

4 郭璐;基于嵌入式系統(tǒng)的激光掃描檢測控制技術(shù)研究[D];長春理工大學(xué);2012年

5 譚賁;基于車載激光掃描數(shù)據(jù)的城市典型地物分類方法研究[D];首都師范大學(xué);2011年

6 鄧愛民;車載激光掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)流處理抽稀方法研究[D];西南交通大學(xué);2011年

7 趙鵬;激光掃描控制系統(tǒng)與軟件的研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2005年

8 趙改娜;激光掃描光學(xué)系統(tǒng)的研究[D];長春理工大學(xué);2006年

9 苗永平;激光掃描顯示技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2004年

10 張效棟;彩色3D激光掃描數(shù)據(jù)處理方法的研究[D];天津大學(xué);2004年

  本文關(guān)鍵詞：融合攝影測量技術(shù)的地面激光掃描數(shù)據(jù)全自動紋理映射方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：117895