三維激光彩色掃描測距系統(tǒng)設(shè)計與三維點(diǎn)云模型重建.pdf

1、隨著三維掃描測距技術(shù)的快速發(fā)展，三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)在工業(yè)檢測、自主導(dǎo)航、逆向工程等領(lǐng)域的有了越來越多的應(yīng)用。在數(shù)字化現(xiàn)實(shí)世界的過程中，三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)可以精確地記錄物體表面的幾何屬性和位置信息，而二維圖像則記錄了物體表面的顏色信息和紋理信息，二者的深度融合，將形成一種新興的數(shù)字媒體——三維彩色點(diǎn)云數(shù)據(jù)。三維彩色點(diǎn)云數(shù)據(jù)是三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的進(jìn)一步發(fā)展，其不僅具有物體表面的幾何位置信息還兼具物體表面的顏色紋理信息，可以更加精確地表述現(xiàn)實(shí)世界。
　　

2、為了獲取三維彩色點(diǎn)云數(shù)據(jù)，本文設(shè)計了一種全新的三維彩色激光測距系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由二維激光掃描測距儀、高速工業(yè)相機(jī)、電控旋轉(zhuǎn)臺和上位計算機(jī)組成。二維激光掃描測距儀和高速工業(yè)相機(jī)固定安裝在電控旋轉(zhuǎn)臺上，電控旋轉(zhuǎn)臺帶動二者勻速水平旋轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)全向三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)和二維圖像數(shù)據(jù)的采集。上位計算機(jī)通過以太網(wǎng)通信方式獲取三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)和二維圖像數(shù)據(jù)，并對二者進(jìn)行精確融合，獲得全向三維彩色點(diǎn)云數(shù)據(jù)。本文利用VC++和OpenGL編制了三維彩色點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集和

3、融合軟件，以實(shí)現(xiàn)三維彩色點(diǎn)云數(shù)據(jù)融合和顯示。
　　三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理技術(shù)，作為各種應(yīng)用的基礎(chǔ)，發(fā)揮了關(guān)鍵的作用。在三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理技術(shù)中，模型重建是一項非常重要的技術(shù)。本文針對于掃描測距系統(tǒng)所獲得非均勻三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，提出了一種各向均衡的三角網(wǎng)格建模方法。該方法首先利用KD-Tree搜索得到三維點(diǎn)云中每一個點(diǎn)的鄰域，并利用協(xié)方差矩陣計算其法向量和切平面，然后，將給定點(diǎn)的鄰域投射到其切平面上，并通過扇形區(qū)域劃分和各向均衡選擇，進(jìn)一步優(yōu)化