基于點云的路面建模技術(shù)研究.pdf

1、我國近年來經(jīng)濟飛速發(fā)展，這使得我國國民各項基礎(chǔ)設(shè)施更為齊全，尤其是公路建設(shè)。我國公路已經(jīng)達(dá)到了很高的覆蓋度，未來的工作重點將是對已建成道路的維護(hù)，維護(hù)的第一項任務(wù)即為道路檢測。目前傳統(tǒng)的路面二維測量技術(shù)測量效率低、精度差難以適應(yīng)經(jīng)濟發(fā)展。相對于傳統(tǒng)檢測方法，激光掃描測量技術(shù)具有直接快速獲取高精度的空間坐標(biāo)信息的特點，成為近幾年研究的熱門領(lǐng)域。將激光傳感器裝載到車體上形成的車載移動測量系統(tǒng)，其具有獲取數(shù)據(jù)快速、準(zhǔn)確的特點，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)用在道路檢測方面與傳統(tǒng)檢測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。如果能將車載移動測量技術(shù)應(yīng)用到道路路面的檢測將會大大提高路面維護(hù)效率，因此此項應(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以及一臺高配服務(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)傳感器獲取的實際數(shù)據(jù)構(gòu)建了三維路面模型。
　　本文首先研究了針對采集的點云數(shù)據(jù)的預(yù)處理，使用三次樣條插值進(jìn)行了數(shù)據(jù)的補全，對比了基于掃描線的角度-弦高點云簡化算法，針對算法數(shù)據(jù)簡化后特征不突出的問題，使用了隨機抽樣一致性算法進(jìn)行點云簡化，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，對基于三角形生長思想的自適應(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)行了對比，并應(yīng)用與路面建模。同時，針對規(guī)則

4、網(wǎng)格的層次細(xì)節(jié)算法進(jìn)行了深入研究，對比基于四叉樹的層次細(xì)節(jié)算法和基于二元三角樹的分塊ROAM算法，對分塊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)度等問題。在以上理論研究的基礎(chǔ)上開發(fā)了路面三維交互可視化系統(tǒng)，系統(tǒng)包括兩個模塊在線模塊和離線路面三維漫游模塊，利用C++語言編程實現(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