30573.基于三維激光掃描的管狀對象自動擬合

1、北京建筑工程學(xué)院碩士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽字：日期：≯，／年；月iz日北京建筑工程學(xué)院碩士學(xué)位論文使用授權(quán)書本人哩意將所蕁鼉士等位論冬《彥痧步沛殤均打揚(yáng)弘寶

2、釵文寸孚泐古硌。7?！分鳈?quán)中的數(shù)字化制品復(fù)锎權(quán)、信息網(wǎng)絡(luò)傳播權(quán)和匯編權(quán)授權(quán)北京建筑工程學(xué)院研究生處行使。上述授權(quán)的范圍包括：北京建筑工程學(xué)院自己使用或委托他人使用。本人保證為該論文作者，依法享有著作權(quán)，并愿承擔(dān)因著作權(quán)問題引起的責(zé)任。北京建筑工程學(xué)院須依照我國著作權(quán)法的有關(guān)規(guī)定，充分尊重本人享有的著作論文作者(簽章)：∥／汐≯，，年≥月，∥日作者聯(lián)系方式：地址：電話：手機(jī)：郵編：傳真：電子信箱：■■■■■r▲■，摘要隨著三維激光掃描技

3、術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，為存在有量測困難、安全隱患、輻射危險等情況的復(fù)雜工業(yè)化空間設(shè)施環(huán)境的數(shù)字化模型構(gòu)建帶來了十分便利的條件。通過該技術(shù)的非接觸式量測，可以獲得大規(guī)模的高精度的場景空間幾何點(diǎn)云數(shù)據(jù)?；谶@些數(shù)據(jù)我們可以用來完成工廠數(shù)字化、管路的碰撞檢測、安全性分析、虛擬驗(yàn)證以及變形監(jiān)測等等技術(shù)性任務(wù)。管狀對象實(shí)體是工業(yè)化場景模型中最重要的組成部分，如何能從這些大規(guī)模的、散亂的、復(fù)雜的場景點(diǎn)云數(shù)據(jù)中自動擬合出管狀對象模型來，已是一個亟待解決的研

4、究課題。目前，由于對其研究與應(yīng)用還不夠深入，同時市場上的商業(yè)建模軟件還有待于完善，因此，對管狀對象實(shí)體自動擬合技術(shù)進(jìn)行更深入的研究不但是十分有必要的，而且對于復(fù)雜工業(yè)化場景的數(shù)字化建模也具有極其重要的意義。針對管狀對象的自動擬合問題，本文首先在對三維激光掃描技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀概述和分析的同時，也對管狀對象的擬合技術(shù)進(jìn)行了全面的總結(jié)和研究。然后根據(jù)管狀對象實(shí)體的幾何特征，提出了將管狀對象數(shù)據(jù)分割成多個柱狀基元數(shù)據(jù)，并將這些基元數(shù)據(jù)自動擬合

5、出三維實(shí)體模型的新思路。亦即，先對管狀對象測量數(shù)據(jù)進(jìn)行基于曲率信息等特征的點(diǎn)云初次分割和基于截面信息特征的過渡特征數(shù)據(jù)的二次區(qū)域分割，并將分割后的柱狀基元數(shù)據(jù)存儲于給定的點(diǎn)云數(shù)組里：然后利用高斯映射法和點(diǎn)面投影原理對數(shù)組里的柱狀基元數(shù)據(jù)進(jìn)行初始參量的提取，并將提取的初始值代入到非線性最小二乘算法中進(jìn)行多次迭代，得出高精度的柱狀基元幾何參數(shù)值，最后利用自主開發(fā)的實(shí)驗(yàn)性系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)驗(yàn)證和擬合模型顯示。該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是基于WindowsXP操作系

6、統(tǒng)，并結(jié)合VisualC撐2005開發(fā)環(huán)境和OpenGL三維軟件圖形庫進(jìn)行開發(fā)設(shè)計的。其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)源是由三維激光掃描儀LeicaHDSScanStation2和LeicaHDS6000采集的北京市朝陽區(qū)“798藝術(shù)工廠“的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。通過對不同格式的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)顯示，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的旋轉(zhuǎn)、平移、縮放等一些基本功能操作，對管狀對象測量數(shù)據(jù)的分割和擬合模型顯示都有較好的驗(yàn)證效果，同時也證明了算法的可行性和實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的參考實(shí)用性。關(guān)鍵詞：三維激光掃描技