基于地基激光雷達點云的樹木三維結(jié)構(gòu)自動重建技術(shù)研究.pdf

1、樹木是自然界中最為常見的植被之一，其種類繁多、姿態(tài)各異，充分體現(xiàn)著大自然鬼斧神工的創(chuàng)作力。隨著科技的推進和發(fā)展，人們希望和需要在計算機虛擬空間里模擬出自然界的真實場景，以便于后續(xù)在科研、娛樂、生活中的使用，因此樹木作為自然界中最為普遍的組成成員，就自然的成為了極為重要的組成部分，同時也因為它們紛繁復(fù)雜的姿態(tài)，使得其結(jié)構(gòu)建模過程難度非常。隨著三維激光掃描技術(shù)的發(fā)展，使得基于幾何結(jié)構(gòu)的樹木枝干精細(xì)建模成為可能。本文針對基于點云數(shù)據(jù)的樹木枝干

2、模型自動重建技術(shù)，進行了如下幾個方面的研究：
　　1)針對地基激光雷達作業(yè)時需多角度多站掃描的特點，研究實現(xiàn)了標(biāo)靶自動化配準(zhǔn)方法，從而極大的減少了野外采集數(shù)據(jù)的工作量以及簡化了后期進行數(shù)據(jù)配準(zhǔn)的復(fù)雜性。
　　2)研究適合樹木枝干點云數(shù)據(jù)特點的局部最優(yōu)化聚類方法，并使用合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來解決海量點云數(shù)據(jù)的存儲和查詢效率問題。文中將采用Kd樹結(jié)構(gòu)進行點云組織和管理，并使用K-平均聚類方法來得到最大程度保留樹木枝干彎曲延伸特征的點云

3、集合。
　　3)骨架點提取及骨架線連接方法研究。該部分是基于點云的樹木枝干模型重建方法中最為核心的研究內(nèi)容。骨架結(jié)構(gòu)主要包含四大關(guān)鍵參數(shù)，即骨架點位置、骨架點半徑、骨架點方向以及骨架點間的連接關(guān)系。本文對關(guān)鍵參數(shù)的求解給出了圓柱擬合和圓擬合兩種解決方案，并通過大量真實數(shù)據(jù)的結(jié)果進行對比分析。
　　4)點云重采樣及表面結(jié)構(gòu)重建。基于骨架點參數(shù)研究實現(xiàn)了點云數(shù)據(jù)重新生成，并由重新生成點云數(shù)據(jù)的過程和特點，實現(xiàn)了點間連接關(guān)系，從而