基于三维激光扫描技术的建筑物建模研究

摘要

三维激光扫描技术由于可以快速获取目标表面大量点云数据进而得到广泛研究，但对于大型建筑物的点云数据后期建模技术还相对滞后，对于海量的点云数据，需要能快速、可靠、自动化的数据处理方法的支持。如何获取用于建立模型的高质量点云数据是当前研究的一个难点。　　本文详细介绍了三维激光扫描仪的工作原理，分析扫描数据误差来源，结合大量的实验讨论了点云数据的去噪、拼接、精简、分割、曲面重构等点云数据处理方法，并基于已有的点云数据处理方法，提出了一套详细的操作流程，实现了建筑物从最初的点云数据采集到最后的三维模型建立。具体体现在如下几点:　　（1）从精度角度出发就点云数据的采集提出一些工程应用指标。在外业数据采集之前对仪器进行精度分析，运用误差传播理论分析其获取的点云数据是否能达到后期应用所要求的精度。　　（2）采用后视控制点拼接的方法对点云进行初步拼接，并用基于公共重叠区域的点云拼接方法对点云进行精确拼接，显著提高了拼接精度。对点云数据进行去噪处理，将数据点之间的偏差降至微米级。结合建筑物的外观形状，以及建模所需的必要数据，选用曲率精简算法压缩点云数据，并研究满足建模要求的最佳精简率，在保留其特征部位的前提下精简了大量点云数据。　　（3）分析研究2种不同建模方法的特点，一种是曲面重构法，另一种是参数化法，尝试使用两种方法分别对建筑建模。从模型细节效果、整体效果、模型数据量、建模时间等多方面对两种建模方法进行比较，实验结果表明，参数化法更适用于大型建筑物的建模。

目录

声明

1绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究的主要内容

2 三维激光扫描技术

2.1 三维激光扫描系统

2.2 三维激光扫描技术的特点及其应用领域

2.3 地面三维激光扫描仪的误差分析

2.4 三维激光扫描仪点位误差模型

2.5 本章小结

3 建筑物点云数据采集

3.1 点云数据采集的流程

3.2 仪器设备

3.3 行政楼点云数据采集

3.4 本章小结

4 建筑物点云数据后期处理

4.1 点云数据拼接

4.2 点云数据的去噪

4.3 点云数据精简

4.4 点云分割

4.5本章小结

5 建筑物的模型建立

5.1 曲面重构法

5.2 参数化法

5.3两种建模方法比较分析

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 不足与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间成果