雙振鏡系統(tǒng)激光點云數(shù)據(jù)預處理.pdf

1、隨著三維激光掃描技術(shù)的出現(xiàn)和不斷進步以及點云數(shù)據(jù)處理方法的不斷改善,點云數(shù)據(jù)已經(jīng)成為一種新的易獲取的且能精確模擬實際物體的數(shù)據(jù)形式,得到大量運用。而雙振鏡結(jié)構(gòu)的點云數(shù)據(jù)獲取平臺也因為其易于實現(xiàn)、適合遠距離大物體掃描、掃描速率高等優(yōu)點得到了廣泛運用。但是雙振鏡系統(tǒng)也存在較差的抗噪性、獲取的點云精度不高且易受外界干擾(如振動)等缺點。這需要在應用點云數(shù)據(jù)前對點云數(shù)據(jù)進行相應的預處理特別是去噪處理。
　　點云數(shù)據(jù)預處理算法可在兩種模型下

2、進行,即點模型和網(wǎng)格模型。基于網(wǎng)格模型處理靈活方便、精度高的特點,本文采用網(wǎng)格模型對基于雙振鏡平臺的點云數(shù)據(jù)進行預處理分析并著重設計和實現(xiàn)基于網(wǎng)格模型去噪算法。本文主要包括基于法向的雙邊濾波算法的設計,基于三角網(wǎng)格邊界和網(wǎng)格面積的離散微分算子設計以及去噪算法目標表達式的優(yōu)化和實現(xiàn)。主要工作有:
　　1.首先簡單介紹網(wǎng)格模型點云數(shù)據(jù)預處理的簡單內(nèi)容,包括點云曲面重建、點云去噪和點云數(shù)據(jù)精簡。著重介紹了網(wǎng)格模型的點云數(shù)據(jù)去噪算法。本文

3、通過分析已有的三維網(wǎng)格模型的相關(guān)算法并在此基礎(chǔ)上進行相應的改進,提出了一種基于網(wǎng)格面片法向量的雙邊濾波去噪算法。該算法能夠獲得較好的去噪聲性能。然而考慮實際使用情況,設計雙邊濾波算法并不適用于遠距離大物體的稀疏點云的去噪處理。
　　2.為此設計一種基于三角網(wǎng)格的離散微分算子用于去噪處理,并將連續(xù)曲線的散度理論運用到離散網(wǎng)格邊界,獲得了基于網(wǎng)格外法向量的離散邊界微分算子。由于該種算子不具有抗網(wǎng)格退化性,本文對此進行了優(yōu)化并提出一種基

4、于網(wǎng)格面積的離散微分算子,該種算子具有較好的抗網(wǎng)格退化特性。本文通過對該算子進行L0范數(shù)最小化限制構(gòu)建最小二乘形式的去噪方程。
　　3.由于目標表達式式包含L0范數(shù)最小化形式,使得目標表達式式成為NP-難問題。本文采用一種劈二次因子的方法將目標表達式轉(zhuǎn)換成兩個可獨立求解子問題。這樣可以采用子問題的解析解進行迭代優(yōu)化目標表達式。
　　本文提出的基于離散微分算子的去噪算法能有效去除噪聲,該算法對高分辨率的密集點云和低分辨率的稀疏