街景点云中二次曲面的矢量信息提取研究

摘要

随着计算机软硬件的发展和三维数据获取技术的不断进步，三维点云数据的处理已经成为计算机图形学、计算机视觉和图像处理等领域的研究热点之一。街景点云是利用车载激光扫描仪对城市街景进行采样得到的一种新的三维数据模型，街景点云中二次曲面矢量信息的提取作为几何特征提取中的重要内容，是数字城市、曲面重建等领域中关键问题。
　　本文首先研究了二次曲面在欧式坐标系和微分几何中的表达，在此基础上结合Gauss映射、曲面法矢及微分几何的相关知识，给出了表示球面、圆柱面、圆锥面的点云的识别方法。在点云识别的基础上，论文完成了表达球面、圆柱面、圆锥面三种街景点云的几何参数的提取。在参数提取中，首先论述了利用最小二乘法提取二次曲面矢量信息的方法，但是最小二乘法适用于逆向工程等干扰点较少的点模型。根据街景中干扰点较多的特点，本文给出了基于随机Hough变换的曲面矢量信息提取方法。
　　论文具体工作包括：
　　1.介绍了二次曲面矢量信息提取的相关理论及常用算法。
　　2.对二次曲面的识别进行了详尽的研究，结合离散微分几何和Gauss映射实现二次曲面的识别，并论述了二次曲面的最小二乘提取。
　　3.针对含有噪声点的街景点云数据，提出了基于随机Hough变换的二次曲面矢量信息提取算法，在减少噪声点影响的前提下实现街景点云模型中二次曲面矢量信息的提取，实验结果表明，该算法是切实有效的。

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1 绪论

1.1研究背景

1.2三维数字模型的表现形式

1.3三维数据模型的采集方法

1.4 街景点云中二次曲面矢量信息提取的常用算法

1.5 本文的主要内容

2 二次曲面的数学理论及其最小二乘法提取

2.1二次曲面和它的表示形式

2.2二次曲面识别的相关理论

2.3二次曲面的最小二乘法提取

2.4本章小结

3 基于随机哈夫变换的街景点云二次曲面矢量信息提取

3.1 Hough变换的基本原理

3.2随机Hough变换

3.3二次曲面识别的实现

3.4基于随机Hough变换的二次曲面提取算法的实现

3.5本章算法流程图

3.6实验结果

3.7本章小结

4 总结与展望

参考文献

致谢