三維激光掃描數(shù)據(jù)處理與曲面重建方法研究.pdf

1、三維激光掃描技術(shù)是二十世紀(jì)九十年代新興的一門測(cè)量技術(shù)，它采用非接觸式高速激光測(cè)量，以獲取研究目標(biāo)的三維坐標(biāo)和數(shù)碼照片的方式，快速高效的得到目標(biāo)的三維立體信息。因此該技術(shù)被廣泛應(yīng)用于逆向工程、醫(yī)學(xué)、考古、建筑業(yè)、船舶、電力、市政建設(shè)等眾多領(lǐng)域。但是三維激光掃描獲取的數(shù)據(jù)存在各種誤差和噪聲，而且一般得到的原始掃描數(shù)據(jù)密度較大，在利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)的處理、曲面重建時(shí)，為了保證精度和速度，需要對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。另一方面，進(jìn)行曲面重建時(shí)，涉

2、及幾何計(jì)算、拓?fù)潢P(guān)系建立以及三維模型的繪制問(wèn)題。因此對(duì)三維激光掃描數(shù)據(jù)處理與曲面重建方法進(jìn)行研究具有重大理論意義與現(xiàn)實(shí)意義。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在分析已有去噪算法的基礎(chǔ)上，針對(duì)散亂點(diǎn)云，給出了基于最小二乘法的分步去噪方法。通過(guò)對(duì)噪聲點(diǎn)進(jìn)行分類，先利用求取包圍盒最大連通域的方法去除離群點(diǎn)，再用最小二乘法擬合出K鄰域內(nèi)點(diǎn)的最佳逼近平面，通過(guò)判定鄰域各點(diǎn)到該平面的距離與設(shè)定的閾值的大小來(lái)去除振幅較小噪聲，達(dá)到了預(yù)定效果。⑵針對(duì)基

3、于曲率簡(jiǎn)化的方法能較好的保留重建曲面的細(xì)節(jié)特征，但由于需要計(jì)算每個(gè)點(diǎn)的曲率并進(jìn)行比較，效率較低，本文給出了基于輪廓點(diǎn)提取的簡(jiǎn)化方法，通過(guò)先提取輪廓點(diǎn)作為簡(jiǎn)化點(diǎn)云需要保留的特征點(diǎn)，然后再以輪廓點(diǎn)中曲率最小值為分界，把點(diǎn)云數(shù)據(jù)按曲率大小分為兩個(gè)部分。對(duì)于大于等于最小值的部分，進(jìn)行輪廓點(diǎn)保留，其他點(diǎn)刪除處理，對(duì)于小于最小值的部分，根據(jù)曲率精簡(jiǎn)原則進(jìn)行簡(jiǎn)化處理。該方法既繼承了基于曲率簡(jiǎn)化的方法能較好的保留重建曲面的細(xì)節(jié)特征的優(yōu)點(diǎn)，又在一定程度上