基于地面激光雷达的点云数据处理和三维建模系统

近几年,激光点云数据的建模应用越来越广泛。本文利用这种对人体无害、无接触、误差较小的测量方式针对地面二维激光雷达开发了一套建模系统,应用于一些形状无规则的木材和小型植物。系统扫描迅速,建模效果良好并带有计算模型体积等功能。首先,本文使用C++语言先对滑台进行控制,然后设计了二维激光雷达的扫描方式。随后采用C#的TCP/IP通信原理开发了带有扫描雷达的上位机,并完成了扫描参数的设置和多种扫描方式的实现。然后,同样采取Winform窗体框架开发了数据处理界面,把采集到的数据转换为建模时需要的点的坐标值。其中,主要步骤包含了去噪并且精简点云,距离值转为坐标值和绘制物体正反面的二维图像。在随后的建模环节,本文采用了 WPF框架,将点云导入到三维视窗中并建立曲面。完成了点云拼接形成了完整的三维模型。WPF框架使用XAML语言编写界面,C#语言实现自定义的功能。最后,本文采用了迭代法、Delaunay三角化法和本文改进过的“三棱柱与棱锥拼接  (本文共71页) 本文目录 | 阅读全文>>

作为数字城市不可分割的一部分,建筑已成为了城市三维建模的重要研究对象。三维激光扫描技术为空间信息的获取提供了一种高效率、高精度的采集数据新技术。三维点云建模技术快速发展,已成为数字城市、逆向工程、古建筑保护等领域的研究热点。三维激光扫描仪采集建筑物点云和对数据处理应用的过程虽然日趋成熟但仍存在许多技术问题亟待解决。除了需要的目标点云之外,大量的原始点云数据中还包含许多非目标点云数据,大量的数据计算和过多的人工操作失误都会造成精度损失,需要进一步处理才能精确提取建筑物特征信息和提高建模精度。本文利用HS450地面三维激光扫描仪获得校园改造前后的三维激光点云数据,详细分析了数据采集操作细节和实施过程中的一些注意事项。进行了方法总结和实例操作,用于点云数据配准、降噪、精简、分割的预处理过程。重点研究和分析建筑物立面特征提取,针对墙面和窗户特征提取提出了具体算法策略和流程并实施其过程。实例研究得出,墙面轮廓提取的算法策略虽然可以提取简单...  (本文共95页) 本文目录 | 阅读全文>>

传统测量存在易受到地形地貌、天气状况等条件影响,且劳作强度大,数据处理效率低等特点,使得传统的测量技术产品越来越无法满足需求。则地面激光扫描技术应运而生,它是一种快速而高效地获取测量目标主体物的测量技术,具有全自动、非接触、高精度等特点,在“智慧城市”、“数字城市”中的应用已越来越成熟。针对TLS点云数据的特点,如何对海量、多样、非结构化的三维点云进行处理,是点云研究的挑战性问题。基于国内外学者对点云数据的研究,本文主要围绕TLS数据的预处理展开研究,着重对数据采集后滤波处理、建筑物立面提取、以及建筑物立面表面细节识别等方面展开了研究,并取得一定的进展。主要研究内容及取得成果如下:(1)阐述了地面激光扫描仪的工作原理,重点介绍了RIEGL VZ-1000的组成,以及数据采集的主要流程。并归纳和总结了TLS数据的特点,着重介绍了几种典型地物的点云数据特点,包括空间分布特征和几何特征,为后续实验过程做准备。(2)研究区点云数据滤波处...  (本文共75页) 本文目录 | 阅读全文>>

三维激光扫描技术作为21世纪的高新技术,具有非接触、高精度、数据采集快、采集信息全等优点,在逆向工程、文物保护以及一些快速应急行业都发挥着巨大的作用,同时也给测绘行业带来又一场大的变革。但是伴随着“互联网+”时代的到来,数据量的提升对数据处理速度提出了新的要求。传统测绘“先外业,后内业”的工作模式效率低下。而一些操作繁琐点云处理软件虽然能够进行点云处理,但是其对于操作人员的专业知识要求较高,而且精度得不到保障。如何在保证一定精度的前提下实现对海量点云数据的快速处理,让大众看到数字化成果,实现测绘工作实时性,已经成为如今亟待解决的一大难题。本文针对这一问题,对三维激光扫描技术的工作原理、工作流程、不同设备的参数配置进行了深入学习与研究。以地基式三维激光扫描仪为硬件基础,以Visual Studio 2015为编程平台,对点云去噪、点云配准及模型重构进行实现。首先是对点云数据格式的学习与研究,并针对不同的点云数据格式对其解决方法进行...  (本文共77页) 本文目录 | 阅读全文>>

机载激光雷达系统是一种能够快速获取地面真实三维数据的高新技术。建筑物是城市标志性的地标之一,它的识别、提取和信息更新对城市动态变化的研究、城市建设、三维数据分析起着至关重要的作用。从机载激光雷达中提取建筑物特征信息是城市规划、数字城市、城市建设等工作的重要环节,如何高效地提取机载LiDAR点云数据中的建筑物信息成为一个研究的热点。近年来,研究者大多数都是通过半自动化的方式获取点云数据中的建筑物特征信息,但该建筑物特征信息提取方法的局限性比较大,应用范围较小。本文重点研究点云数据建筑物的特征信息提取以及三维建模技术,优化了基于Hough变换算法提取建筑物特征信息的方法和建筑物屋顶面片三维重建的过程,并通过多次实验验证了本文方法的可行性及鲁棒性。本文的主要工作和研究结果如下:(1)分析比较了经典点云数据滤波算法,通过对数学形态、坡度、平面/曲面、布料模拟四种滤波算法进行实验分析,得出布料模拟滤波算法具有更好的鲁棒性。(2)优化了基于...  (本文共71页) 本文目录 | 阅读全文>>

传统大比例尺地形图测绘的野外工作量大,采样点数量偏少,更新速度慢,周期长,需要耗费大量的人力物力,不能很好的适应社会经济的快速发展。如何使用新的测量方法来提高生产效率的同时降低劳动强度是一个值得关注的问题,这需要探索新方法、新技术和新流程,以提高工作效率。地面三维激光扫描技术用于大比例尺地形图测量,突破了传统的单点测量,实现了“面域”扫描数据采集,操作简单,具有高效、速度快、高分辨率的现场数据获取能力,在一定程度上减轻了外业工作强度,有效提高了外业数据采集效率,是数字测图的又一次创新和进步。因此,本文针对地面三维激光扫描点云数据大比例尺成图及其质量评价进行了相关分析和研究。本文开展了以下几方面的工作:(1)阐述了地面三维激光扫描系统的构成、工作原理、技术特点和Lecia Scanstation2扫描系统,以及点云数据预处理方法。(2)综述了地面点云数据滤波方法和地形建模方法,研究了移动曲面拟合点云滤波算法及存在的问题,提出了改进...  (本文共68页) 本文目录 | 阅读全文>>