融合地面與機載LiDAR的建筑物三維重建.pdf

1、建筑物信息對城市的建設(shè)和規(guī)劃，社會的可持續(xù)發(fā)展有著重大影響，如何快速、有效地獲取城市建筑物三維空間信息成為目前研究的熱點。本文針對數(shù)字城市建設(shè)建筑物三維建模中如何構(gòu)建各個立面的問題，融合地面與機載LiDAR點云數(shù)據(jù)，采用全局閾值平面擬合濾波算法，精確地提取出建筑物平面目標，根據(jù)空間幾何信息對建筑物進行質(zhì)量檢測與幾何校準，實現(xiàn)建筑物的三維模型構(gòu)建。具體研究工作如下:
　　(1)研究基于特征線的半自動點云數(shù)據(jù)配準融合方法。重點研究了半

2、自動配準融合方法中的特征線定位，對方法進行改進，利用法向量約束求取平坦度得到平坦度差值，提取特征線。結(jié)合實驗數(shù)據(jù)的特殊性，在地理概略粗定位的基礎(chǔ)上，利用ICP算法拼接特征線，實現(xiàn)半自動數(shù)據(jù)配準融合，通過實驗驗證算法的可行性，對不同特征線下的配準效果進行分析比較。利用地理概略粗定位與特征線精定位的方法能較好地進行地面與機載LiDAR點云數(shù)據(jù)配準融合，配準融合的效果與選取的特征線密切相關(guān)。
　　(2)改進一種利用斜率進行平面擬合的濾波

3、算法。在歸納總結(jié)國內(nèi)外學者在相關(guān)問題的研究基礎(chǔ)之上，對該算法的閾值處理部分進行改進，針對算法中閾值具有模糊性等問題，預先對建筑物平面分類，利用總體最小二乘法的思想進行全局閾值估計。通過實驗分析比較算法改進前后的精確度，分析其可行性。采用總體最小二乘法的全局閾值平面擬合濾波算法可以優(yōu)化平面擬合的過程，并能一定程度地提高平面擬合的準確性。
　　(3)實現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)的三維重建。選擇具有代表性的實驗數(shù)據(jù)，通過對建筑物平面的空間幾何關(guān)系進行分

4、析，對平面的平整度與傾斜度進行計算，在此基礎(chǔ)之上實現(xiàn)平面的空間校準，對校準后的建筑物平面進行三維重建。進行空間幾何關(guān)系校準后的建筑物平面具有精度更高、適應性更強的特點，更好地反映了建筑物的細部空間三維信息;融合地面與機載LiDAR點云數(shù)據(jù)的建筑物三維重建能更精細地反映建筑物真實三維信息，但其自動化程度仍有待提高。
　　研究表明，基于特征線的半自動點云數(shù)據(jù)配準方法能較好地融合地面與機載點云數(shù)據(jù)，但該方法明顯受所選取特征線的影響;改進