基于點(diǎn)云的路面建模技術(shù)研究.pdf

1、我國(guó)近年來(lái)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，這使得我國(guó)國(guó)民各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施更為齊全，尤其是公路建設(shè)。我國(guó)公路已經(jīng)達(dá)到了很高的覆蓋度，未來(lái)的工作重點(diǎn)將是對(duì)已建成道路的維護(hù)，維護(hù)的第一項(xiàng)任務(wù)即為道路檢測(cè)。目前傳統(tǒng)的路面二維測(cè)量技術(shù)測(cè)量效率低、精度差難以適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。相對(duì)于傳統(tǒng)檢測(cè)方法，激光掃描測(cè)量技術(shù)具有直接快速獲取高精度的空間坐標(biāo)信息的特點(diǎn)，成為近幾年研究的熱門(mén)領(lǐng)域。將激光傳感器裝載到車體上形成的車載移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其具有獲取數(shù)據(jù)快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在地表

2、及建筑物等三維信息的獲取方面。將其應(yīng)用在道路檢測(cè)方面與傳統(tǒng)檢測(cè)方法相比具有速度快、安全、可靠且可以進(jìn)行路面二次可視化等優(yōu)勢(shì)。如果能將車載移動(dòng)測(cè)量技術(shù)應(yīng)用到道路路面的檢測(cè)將會(huì)大大提高路面維護(hù)效率，因此此項(xiàng)應(yīng)用具有很好的前景。
　　基于上述情況，本論文研究了利用車載激光傳感器獲取公路路面點(diǎn)云進(jìn)行在線的和離線的路面三維重建和路面參數(shù)檢測(cè)的相關(guān)技術(shù)。本文所使用的車載系統(tǒng)主要硬件包括激光和灰度相機(jī)以及一臺(tái)高配服務(wù)器。本文詳細(xì)介紹了系統(tǒng)工作原

3、理及其數(shù)據(jù)獲取方法并根據(jù)傳感器獲取的實(shí)際數(shù)據(jù)構(gòu)建了三維路面模型。
　　本文首先研究了針對(duì)采集的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的預(yù)處理，使用三次樣條插值進(jìn)行了數(shù)據(jù)的補(bǔ)全，對(duì)比了基于掃描線的角度-弦高點(diǎn)云簡(jiǎn)化算法，針對(duì)算法數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化后特征不突出的問(wèn)題，使用了隨機(jī)抽樣一致性算法進(jìn)行點(diǎn)云簡(jiǎn)化，能夠很好的保留路面特征。然后分析不規(guī)則三角網(wǎng)格的建模算法，對(duì)基于三角形生長(zhǎng)思想的自適應(yīng)分塊的不規(guī)則三角網(wǎng)算法和基于分治思想的算法進(jìn)行了對(duì)比，并應(yīng)用與路面建模。同時(shí)，針對(duì)規(guī)則

4、網(wǎng)格的層次細(xì)節(jié)算法進(jìn)行了深入研究，對(duì)比基于四叉樹(shù)的層次細(xì)節(jié)算法和基于二元三角樹(shù)的分塊ROAM算法，對(duì)分塊ROAM算法進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后算法能夠很好的進(jìn)行路面三維建模。另外還研究了OpenGL成像原理、多線程技術(shù)、內(nèi)存映射技術(shù)以及大數(shù)據(jù)量的調(diào)度等問(wèn)題。在以上理論研究的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了路面三維交互可視化系統(tǒng)，系統(tǒng)包括兩個(gè)模塊在線模塊和離線路面三維漫游模塊，利用C++語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)各模塊功能。工程應(yīng)用表明，在線模塊能夠采集海量路面數(shù)據(jù)，并能通過(guò)