LiDAR數(shù)據(jù)處理與林木參數(shù)提取系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、地面三維激光掃描儀在獲取林木點(diǎn)云數(shù)據(jù)幾何參數(shù)信息上具有簡單方便、高精度、高時效性等特點(diǎn)，這使得針對林木激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)的研究和應(yīng)用備受關(guān)注。但目前針對激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)的集可視化和處理算法于一體的成熟系統(tǒng)軟件較少，尤其缺乏林木點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理與分析系統(tǒng)。鑒于這一現(xiàn)狀，本文在深入研究與分析.NET開發(fā)平臺和DirectX（Direct eXtension，簡稱DX或DirectX）11.0三維可視化引擎基礎(chǔ)上，圍繞LiDAR（Light Detecti

2、on and Ranging，激光雷達(dá)）點(diǎn)云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)框架構(gòu)建以及功能設(shè)計(jì)，探討和實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)的傳統(tǒng)和改進(jìn)算法，最后通過對三維可視化交互操作、數(shù)據(jù)處理與林木參數(shù)提取算法以及基本功能的集成，完成了針對樹木的點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理和參數(shù)提取系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)。論文的主要成果和結(jié)論為：
　　（1）改進(jìn)了基于KD（K-Dimensional）樹的ICP（Iterative Closest Point，迭代就近點(diǎn)）算法，實(shí)現(xiàn)了對林木點(diǎn)

3、云數(shù)據(jù)的快速精確配準(zhǔn)。通過對基于奇異值分解的粗配準(zhǔn)方法和基于標(biāo)靶中心精確定位的配準(zhǔn)方法的討論和實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明這兩種方法分別在配準(zhǔn)精度和應(yīng)用范圍上存在一定的不足；而后提出了一種改進(jìn)型基于KD樹的ICP算法并進(jìn)行單木激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)精配準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明與傳統(tǒng)ICP算法相比，改進(jìn)后算法提高了配準(zhǔn)精度、縮短了配準(zhǔn)時間。
　　（2）在分析點(diǎn)云數(shù)據(jù)三維可視化和交互操作理論的基礎(chǔ)上，以.NET為開發(fā)平臺，以DirectX11.0為三維可視化引擎，在

4、Visual Studio2010開發(fā)環(huán)境下選擇 C＃語言進(jìn)行系統(tǒng)功能模塊的設(shè)計(jì)和開發(fā)。主要功能有文件選項(xiàng)、攝像機(jī)設(shè)置、視圖和投影變換、點(diǎn)查詢和多點(diǎn)選擇、格式轉(zhuǎn)換、旋轉(zhuǎn)中心設(shè)置、點(diǎn)云著色和對應(yīng)的柱狀圖和餅狀圖統(tǒng)計(jì)分析、包圍球顯示、點(diǎn)高亮顯示等基本功能以及點(diǎn)云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)和林木參數(shù)提取。
　?。?）在系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)上，利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對系統(tǒng)應(yīng)用分步驟進(jìn)行展示，運(yùn)行結(jié)果表明系統(tǒng)在處理點(diǎn)云數(shù)據(jù)時有良好的交互性，基本三維交互功能能夠很好的呈現(xiàn)。此