實測三維點云數(shù)據(jù)的后期處理技術(shù)研究.pdf

1、近年來，隨著工程項目和科學(xué)研究對復(fù)雜的數(shù)字化實物模型的大量需求，三維表面幾何掃描技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。它通過對幾何物體表面進行稠密的三維點采樣，將現(xiàn)實世界中的物體數(shù)字化，使之適用于后續(xù)的計算機處理和可視化。但是，由于測量誤差、定位誤差和視點遮擋等多方面原因，目前的三維掃描設(shè)備所得到掃描點云數(shù)據(jù)均面臨著去噪、補洞、多次掃描數(shù)據(jù)的匹配對齊等諸多困難的后處理問題。 本文以手持式激光三維掃描儀的實測點云數(shù)據(jù)為研究對象，研究它們的后期處理

2、及其相關(guān)的技術(shù)，并重點對法向重建和三維掃描片的配準(zhǔn)和融合等問題提出了新的解決方法。 采集到的三維散亂點云中法向信息存在大量的誤差，往往需要法向重建。但是，已有的算法尚不夠魯棒。所以，我們在第二章中，提出了一種魯棒的三維散亂點云法向一致化重建算法。算法先通過有效的層次聚類浮游點去除方法改善初始點云數(shù)據(jù)。在統(tǒng)計分析的理論基礎(chǔ)上，我們充分考慮點云易于構(gòu)造層次結(jié)構(gòu)的內(nèi)在優(yōu)勢，提出了一個基于層次聚類的法向一致化重建算法，它達到了抑制噪聲和

3、加速計算的目的。進而算法給出一個法向重建效果評估準(zhǔn)則，以自適應(yīng)地優(yōu)化算法參數(shù)[0]。實驗結(jié)果表明，本文算法重建法向的結(jié)果準(zhǔn)確，算法效率高。 在第三章中，我們提出了一個三維點云數(shù)據(jù)片間基于緊支撐RBF的配準(zhǔn)和融合算法。我們首先為三維掃描片建立初始對應(yīng)關(guān)系；然后通過在點集上附著“彈簧”網(wǎng)結(jié)構(gòu)并使用基于物理的方法來進一步優(yōu)化該對應(yīng)關(guān)系。最后，我們提出基于緊支撐RBF變換函數(shù)的柔性配準(zhǔn)和融合新算法，并利用層次結(jié)構(gòu)來進行加速變換函數(shù)的求取