基于地面三維激光掃描技術(shù)的三維模型重建畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p>　　ABSTRACT2</p><p><b>　　1、緒論3</b></p><p>　　1.1 研究背景3</p><p><b&g

2、t;　　1.2研究目的4</b></p><p><b>　　1.3研究現(xiàn)狀4</b></p><p>　　1.4三維激光掃描系統(tǒng)的工作流程7</p><p>　　1.5全文的組織結(jié)構(gòu)如下：9</p><p>　　2、三維激光掃描儀的工作原理及分類10</p><p>　　2

3、.1距離測(cè)量12</p><p>　　2.1.1三角測(cè)距法12</p><p>　　2.1.2脈沖測(cè)距法13</p><p>　　2.1.3 相位測(cè)距法13</p><p>　　2.2測(cè)角方法14</p><p>　　2.2.1 角位移測(cè)量法14</p><p>　　2.2.2 線位

4、移測(cè)量法14</p><p>　　2.3掃描方法14</p><p>　　2.4轉(zhuǎn)換方法15</p><p>　　2.5三維激光掃描儀的分類15</p><p>　　2.5.1按平臺(tái)分類15</p><p>　　2.5.2按距離劃分15</p><p>　　2.5.3按工作原理劃分

5、16</p><p>　　3、點(diǎn)云數(shù)據(jù)的獲取16</p><p>　　3.1 非接觸法17</p><p>　　3.1.1 主動(dòng)法17</p><p>　　3.1.2 被動(dòng)法17</p><p>　　4、激光掃描系統(tǒng)的定位18</p><p>　　4.1獲取整個(gè)測(cè)區(qū)范圍內(nèi)各個(gè)地物的相對(duì)

6、位置關(guān)系的定位18</p><p>　　4.2 激光掃描系統(tǒng)的整體定位19</p><p>　　5、 點(diǎn)云數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)19</p><p>　　5.1部分區(qū)域的配準(zhǔn)方法20</p><p>　　5.2 全局配準(zhǔn)20</p><p>　　5.2.1動(dòng)態(tài)法21</p><p>　　5.2.

7、2 ICP算法21</p><p>　　5.2.3 基于灰度的配準(zhǔn)算法21</p><p>　　5.2.4 基于幾何特征的配準(zhǔn)算法21</p><p>　　6、點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理22</p><p>　　6.1 點(diǎn)云數(shù)據(jù)去噪處理23</p><p>　　6.1.1 雙邊濾波去噪處理24</p>&

8、lt;p>　　6.1.2 小波閾值去噪24</p><p>　　圖：小波去噪過程24</p><p>　　6.2 點(diǎn)云數(shù)據(jù)的壓縮24</p><p>　　6.2.1曲線擬合的方法25</p><p>　　6.2.2區(qū)域重心的壓縮方法25</p><p>　　6.2.3共頂點(diǎn)法26</p>

9、<p>　　7、地物的三維模型和對(duì)模型的分析27</p><p>　　7.1地物的三維模型27</p><p>　　7.1.1點(diǎn)云模型27</p><p>　　7.1.2三角網(wǎng)模型28</p><p>　　7.2對(duì)地面實(shí)物模型的分析28</p><p>　　7.2.1. 對(duì)古物的分析28<

10、/p><p>　　7.2.2. 進(jìn)行地物的變形監(jiān)測(cè)29</p><p>　　7.2.3 建立數(shù)字城市29</p><p><b>　　8、紋理映射30</b></p><p>　　8.1 紋理貼圖的流程30</p><p>　　8.2圖像拼接與映射30</p><p>

11、;<b>　　結(jié)論31</b></p><p><b>　　致謝32</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)33</b></p><p>　　基于地面三維激光掃面技術(shù)的三維模型重建</p><p><b>　　摘要</b></p>

12、<p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，外業(yè)測(cè)量技術(shù)的不斷提高，地面實(shí)物的模型建立也越來(lái)越受到世界范圍內(nèi)各國(guó)科技人員的關(guān)注。由于傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)精度不高，要受到很多方面的影響，所以利用激光測(cè)距原理發(fā)展起來(lái)的激光掃描儀就變得很有優(yōu)勢(shì)。激光相干性比較好，測(cè)距快速準(zhǔn)確。所以利用激光掃描儀進(jìn)行的地面實(shí)物的測(cè)量不但速度快、精度高，而且還具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)等特點(diǎn)。三維激光掃描儀可以按照平臺(tái)、掃描有效距、工作原理等進(jìn)行分類。激光掃描儀可以對(duì)各種復(fù)雜的環(huán)境

13、進(jìn)行探測(cè)，而且探測(cè)的領(lǐng)域還比較廣，像城市規(guī)劃時(shí)的探測(cè)、礦物的探測(cè)。三維激光掃描儀可以將探測(cè)到的地面實(shí)物的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理，然后進(jìn)行地面實(shí)物的模型重建工作。模型重建對(duì)社會(huì)生活中的很多方面都有很大的幫助，像進(jìn)行考古工作的人員就可以利用激光掃描模型重建技術(shù)建立古物的模型，這對(duì)考古分析工作非常重要。除此以外，還可以利用三維激光掃描技術(shù)的模型重建進(jìn)行數(shù)字城市的建設(shè)等。本文主要分析了三維激光掃描系統(tǒng)的工作原理與分類，以及利用三維激光掃描儀進(jìn)

14、行地面實(shí)物的模型重建的基本流程和在每一個(gè)流程中可以實(shí)現(xiàn)的方法，最終建立地面實(shí)物的立體模型。</p><p>　　關(guān)鍵字：激光掃描、點(diǎn)云數(shù)據(jù)、定位、模型重建</p><p>　　BASED ON THE GROUND THREE-DIMENSIONAL LASER SCANNING TECHNOLOGY OF 3D MODEL RECONSTRUCTION</p><p&

15、gt;<b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　With the progress of science and technology, the field measurement technology unceasing enhancement, the physical model is becoming more and more attention by countr

16、ies around the world within the scope of science and technology personnel. Because of the traditional measurement technology of precision is not high, affected by many aspects, so developed using laser ranging principle,

17、 laser scanner becomes very have an advantage. The laser coherence is better, range and fast. So using laser scanne</p><p>　　KEYWORDS: Laser scanning, the point cloud data, positioning, and model reconstruct

18、ion</p><p><b>　　1、緒論</b></p><p><b>　　1．1研究背景</b></p><p>　　三維激光掃描技術(shù)，又稱“實(shí)景復(fù)制技術(shù)”。它通過激光掃描測(cè)量的方法，獲取被測(cè)對(duì)象表面的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。</p><p>　　傳統(tǒng)的地面物體的三維模型重建在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)由于受到儀器設(shè)

19、備等和一些技術(shù)水平的限制，致使傳統(tǒng)的這些三維地面實(shí)物的模型重建很大一部分都是建立在圖片信息的。這些建立在圖片基礎(chǔ)上的三維地面實(shí)物的模型重建雖然在三維信息的全面性和幾何程度的準(zhǔn)確性上還有一定的差距，但是這種建立在圖片基礎(chǔ)上的三維地面實(shí)物的模型建立技術(shù)非常有效的繞開了關(guān)于現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的幾何方面的復(fù)雜性質(zhì)。</p><p>　　傳統(tǒng)測(cè)量所測(cè)的的數(shù)據(jù)最終輸出的都是二維結(jié)果（如CAD出圖）。數(shù)字化的今天，三維已經(jīng)代替二維。時(shí)代

20、在不斷的發(fā)展，隨著掃描技術(shù)的不斷進(jìn)步和先進(jìn)的、效率高的掃描儀成本的不斷下降，利用激光掃描技術(shù)進(jìn)行地面實(shí)物模型的重建工作也變得越來(lái)越簡(jiǎn)單化，越來(lái)越普及化。利用掃描儀得到的掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行三維地面實(shí)物的模型重建工作絕大部分是先對(duì)掃描儀掃描的數(shù)據(jù)提前處理一下，然后再對(duì)掃描儀獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)工作，將獲得的掃描數(shù)據(jù)統(tǒng)一在同一個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)條件之下，之后還要進(jìn)行網(wǎng)格化等操作來(lái)建立地面實(shí)物的三維模型。與建立在圖像基礎(chǔ)上進(jìn)行的三維地面實(shí)物的模型重建相比

21、較，這種建立在激光掃描獲取的掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行的三維地面實(shí)物的模型重建不但能夠建立具有很強(qiáng)的三維立體模型，而且用這種激光掃描數(shù)據(jù)建立的三維地面實(shí)物模型具有更好的真實(shí)感，除此以外，這種模型的立體感也比利用圖片建立的三維地面實(shí)物模型具有更高更準(zhǔn)確的的幾何信息。在現(xiàn)在的社會(huì)中，利用激光掃描技術(shù)獲得的激光掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行的三維地面實(shí)物的模型重建技術(shù)在現(xiàn)代科學(xué)、數(shù)字城市建設(shè)、工程建設(shè)等許多方面都有著很深很廣的意義與應(yīng)用。現(xiàn)在，在小型地面實(shí)物的三維模型重建這

22、項(xiàng)研究方面發(fā)展的己經(jīng)非常</p><p><b>　　1．2研究目的</b></p><p>　　三維激光掃描技術(shù)是一項(xiàng)高新科學(xué)技術(shù)。世界內(nèi)很多國(guó)家都在這一方向不斷的進(jìn)行研究。本文主要對(duì)三維激光掃描的技術(shù)的研究現(xiàn)狀和工作流程進(jìn)行了論述，并且還講述了這些流程中的一些方法。精確的三維立體模型在公共服務(wù)、救援、軍事偵察等領(lǐng)域有著重要作用，激光掃描傳感器在三維立體模型重建中應(yīng)

23、用廣泛。雖然三維激光儀器獲取的掃描數(shù)據(jù)的獲取方式、獲取時(shí)的環(huán)境因素和觀測(cè)人員的不同等方面存在一定的誤差，但是這種數(shù)據(jù)的獲取速度比較快，效率比較高，所以在今后的時(shí)代，關(guān)于三維激光掃描技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行模型重建技術(shù)會(huì)越來(lái)越受到人們的重視，發(fā)展出一個(gè)屬于自己的全新的領(lǐng)域。因此有必要就三維激光掃描技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用前景作出相應(yīng)研究，以便對(duì)其有較為深入的認(rèn)識(shí)，從而以便其更好、更廣、更方便的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域工作。</p><p&g

24、t;<b>　　1．3研究現(xiàn)狀</b></p><p>　　隨著科技社會(huì)的不斷發(fā)展，關(guān)于三維地面實(shí)物的模型重建這個(gè)領(lǐng)域也越來(lái)越引起了世界各國(guó)的關(guān)注，越來(lái)越多的專家學(xué)者在這方面進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)，使得關(guān)于三維地面實(shí)物的模型重建這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展的更加先進(jìn)，可以運(yùn)用到社會(huì)生活的許多領(lǐng)域。</p><p>　　最早出現(xiàn)的關(guān)于三維地面實(shí)物的模型重建技術(shù)是建立在圖像基礎(chǔ)上的。這種建立在

25、圖像基礎(chǔ)上的三維地面實(shí)物的模型重建技術(shù)的方法有兩種。①很常見的建立在圖像基礎(chǔ)上的三維地面實(shí)物的模型重建技術(shù)一種方法是按照多個(gè)視圖建立立體幾何的這個(gè)思路，通過分析這些圖像，得出自己想要的內(nèi)容，并根據(jù)這些內(nèi)容信息建立三維地面實(shí)物的模型。②另外建立在圖像基礎(chǔ)上進(jìn)行的三維地面實(shí)物模型重建的方法就是預(yù)先把你要建立的關(guān)于三維地面實(shí)物的圖片輸入到計(jì)算機(jī)中，然后通過專業(yè)方面的軟件生成一個(gè)全新的視點(diǎn)圖像，這之后再進(jìn)行三維地面實(shí)物的模型重建，這樣就建立了模

26、仿地面實(shí)物的模型。第一種方法對(duì)規(guī)模較小的三維地面實(shí)物的模型重建比較合適，對(duì)于地形地貌比較發(fā)雜，范圍較廣，規(guī)模較大的地面實(shí)物來(lái)說(shuō)，因?yàn)橛须娔X處理的時(shí)間的制約這種方法就不太適用。除此以外，因?yàn)檫@種按照多個(gè)視圖建立立體幾何的這個(gè)思路，通過分析這些圖像，得出自己想要的內(nèi)容，并根據(jù)這些內(nèi)容信息建立三維地面實(shí)物的模型的方法會(huì)對(duì)大量的圖像信息進(jìn)行處理，所以耗時(shí)比較長(zhǎng)。M．Pollefeys等人提出了通過照相機(jī)得到的圖像來(lái)對(duì)地面實(shí)物進(jìn)行模型重建這樣一種

27、方法和D．Nister提出的關(guān)于利用沒有注記的視</p><p>　　早期出現(xiàn)的三維地面實(shí)物的模型重建技術(shù)由于在建立模型所需要的時(shí)間方面、幾何保真度方面、現(xiàn)實(shí)存在感方面等許多方面存在缺陷所以并不是發(fā)展的很好。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，模型重建技術(shù)也在不斷的提高。現(xiàn)在建立在激光掃描儀獲得的掃描數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的三維地面實(shí)物的模型重建技術(shù)日漸成熟。利用激光掃描儀獲取的掃描數(shù)據(jù)建立的三維地面實(shí)物的模型不僅在信息方面具有很

28、高的準(zhǔn)確度，而且可以得到地面實(shí)物的許多詳細(xì)的信息。用這種方法還具有很高的工作效率，得到的模型還比較精確。利用激光掃描數(shù)據(jù)建立的三維地面實(shí)物的模型不僅可以滿足精度較高的測(cè)量方面的需要，而且還具有很高的保真度。利用這種方法建立模型還可以把建立過程中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)。</p><p>　　我們國(guó)家對(duì)建立在激光掃描儀獲取的掃描數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上建立的三維地面實(shí)物的模型重建方面的這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展的還算不錯(cuò)。與世界上的某些國(guó)家相比，我們

29、國(guó)家在這個(gè)方面的研究雖然開始的并不算早，但是并不代表我們?cè)谶@個(gè)方向領(lǐng)域的研究就很落后，在這個(gè)方向的研究還是取得了一定的建樹的。國(guó)內(nèi)起步于20世紀(jì)90年代中期，但經(jīng)過十多年來(lái)的研究，許多的科研單位已經(jīng)掌握了三維激光掃描儀的基本原理。國(guó)家"863"計(jì)劃先后支持了這一技術(shù)的研究。經(jīng)過逐步的產(chǎn)業(yè)化，國(guó)內(nèi)現(xiàn)在已有不少單位從事開發(fā)和生產(chǎn)三維激光掃描儀的方向。從21世紀(jì)開始，北京大學(xué)開始了一項(xiàng)關(guān)于三維模型建立的研究。研究組成員通過

30、利用高分辨率的數(shù)碼相機(jī)和激光掃描儀，并結(jié)合全方位的攝影系統(tǒng)，來(lái)對(duì)需要進(jìn)行三維建模的地面實(shí)體進(jìn)行數(shù)據(jù)信息等的采集，采集之后進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)和處理，最后進(jìn)行三維地面實(shí)物的模型建立。三維模型的紋理映射與顯示；三維模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)保存與轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域。2005年，北京師范大學(xué)的研究人員研究出了建立在激光掃描儀獲取的掃描數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的戶外地面實(shí)體表面的三維模型重建技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)可以進(jìn)行實(shí)物表面的模型重建。</p><p>　　至

31、今為止，全世界范圍內(nèi)的針對(duì)建立在激光掃描儀獲取的掃描數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上建立的三維地面實(shí)物的模型重建都存在受環(huán)境因素、光照因素、地面實(shí)物本身的因素、通視與否因素等諸多因素的影響，所以建立的這些三維地面實(shí)體模型都比較簡(jiǎn)單。為了進(jìn)一步的研究建立更深一層的地面實(shí)物模型，世界各國(guó)有大量的科研工作人員潛心在這上面。</p><p>　　與我國(guó)相比，國(guó)外在這個(gè)領(lǐng)域的研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)比我們國(guó)家要前沿的多。M。 Ievoy與他的科研團(tuán)隊(duì)成員通過

32、結(jié)合獲得高分辨率的圖像技術(shù)和激光掃描儀這兩項(xiàng)技術(shù)，完成了Michelangelo的一個(gè)作品雕塑的重建工作，并在此基礎(chǔ)之上說(shuō)明了關(guān)于這方面的技術(shù)。Y．Yu等人進(jìn)行場(chǎng)內(nèi)實(shí)物模型的建立的過程時(shí)，提取出研究范圍內(nèi)的部分實(shí)體，研究處出來(lái)了三維實(shí)物的模型重建的移動(dòng)和編輯這兩個(gè)功能。Zhao等研究人員發(fā)明了一個(gè)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)是通過把1臺(tái)照相機(jī)和2臺(tái)2D激光掃描儀綁定在一輛可以移動(dòng)的汽車上，隨著汽車的不斷移動(dòng)，照相機(jī)把地物表面的信息都拍下來(lái)

33、，激光掃描儀把地物的三維信息存儲(chǔ)下來(lái)，然后再建立這個(gè)研究區(qū)域的三維立體模型。NRC(National Research Council)的E1．Hakim等科研人員通過將CCD線陣照相機(jī)和激光掃描儀綁定在一個(gè)可以移動(dòng)的小車上，建立了DCR。 Frfih等研究人員通過結(jié)合航空攝影時(shí)獲取的影像數(shù)據(jù)、激光掃描數(shù)據(jù)這兩種數(shù)據(jù)建立了地面樓房的屋頂?shù)牧Ⅲw模型。Allen和I。Stamosp。發(fā)明了能夠在相同的時(shí)間條件下獲取地面實(shí)物的彩色和深度圖片，

34、并根據(jù)獲得的圖片建立相應(yīng)</p><p>　　通過測(cè)量?jī)x器獲得的離散點(diǎn)坐標(biāo)來(lái)建立地面實(shí)物的三維模型是難以實(shí)現(xiàn)的，但是三維激光掃描技術(shù)可以使地面實(shí)物實(shí)現(xiàn)從二維到三維的轉(zhuǎn)化，支撐起其他后續(xù)的一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。三維激光掃描系統(tǒng)不但可以把各種各樣的地面實(shí)體的幾何和深度數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)中，然后高效率的建立出地面實(shí)物的三維模型。還可以直接進(jìn)入到所要研究的區(qū)域內(nèi)并且通過激光掃描儀獲取的掃描數(shù)據(jù)還可以在后期工作中繼續(xù)使用。三維激光掃

35、描系統(tǒng)在我國(guó)還處在應(yīng)用的起步階段，在數(shù)字城市、古物保護(hù)、道路交通、測(cè)量應(yīng)用等方面還是有一定的研究成果。</p><p>　　1．4三維激光掃描系統(tǒng)的工作流程</p><p>　　激光是20世紀(jì)60年代出現(xiàn)的一項(xiàng)新的技術(shù)。已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用與軍事、醫(yī)學(xué)、建筑等方面的領(lǐng)域。激光具有很強(qiáng)的相干性。建立在激光掃描儀獲取的掃描數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的三維地面實(shí)物的模型重建是由數(shù)據(jù)獲取、系統(tǒng)定位、數(shù)據(jù)處理、模

36、型重建和紋理映射等步驟組成的。數(shù)據(jù)獲取可以通過不同的方法獲得，如外業(yè)測(cè)量獲得，GPS測(cè)量獲得等。系統(tǒng)定位可以分為局部定位和全局定位。數(shù)據(jù)處理包括數(shù)據(jù)配準(zhǔn)、數(shù)據(jù)壓縮等。模型重建可以根據(jù)實(shí)際情況建立比較適合的模型，如點(diǎn)云模型。三角網(wǎng)模型等。雖然建立在激光掃描儀獲取的掃描數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上進(jìn)行的三維地面實(shí)物的模型重建的系統(tǒng)各不相同，但是這些系統(tǒng)通常由以下來(lái)這些過程組成。</p><p>　　(1)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的獲?。?lt;/

37、p><p>　　點(diǎn)云數(shù)據(jù)的獲取就是指獲取與需要建立模型的地面實(shí)物相關(guān)的信息。通常就是通過操作激光掃描儀來(lái)獲取數(shù)據(jù)的。在進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)的獲取時(shí)，對(duì)需要進(jìn)行掃描的區(qū)域進(jìn)行規(guī)劃一下。除此以外，激光掃描儀的選取、數(shù)據(jù)的格式這些因素都需要我們進(jìn)行考慮。只有這樣，才能獲得精度比較高的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。在進(jìn)行各種三維地面實(shí)物的模型建立過程中這些因素均要被考慮進(jìn)去。點(diǎn)云數(shù)據(jù)的獲取可以借助許多其他的設(shè)備，例如運(yùn)用激光掃描儀獲取、GPS接收機(jī)獲取

38、、照相機(jī)攝影及獲取等。</p><p><b>　　(2)系統(tǒng)定位：</b></p><p>　　激光掃描系統(tǒng)的定位是非常重要的，在取得點(diǎn)云數(shù)據(jù)之后首先就要進(jìn)行激光掃描系統(tǒng)的定位。通過激光掃描系統(tǒng)的定位可以確定在在整個(gè)需要研究的區(qū)域范圍內(nèi)各個(gè)地面實(shí)物之間的相對(duì)位置并且還可以獲取研究區(qū)域相應(yīng)的信息。三維激光掃描系統(tǒng)的定位可以分為兩個(gè)方面，第一方面為三維激光掃描系統(tǒng)的整體

39、的定位，第二方面為三維激光掃描系統(tǒng)的局部的定位。激光掃描系統(tǒng)的整體定位用于獲取三維激光掃描系統(tǒng)在整個(gè)區(qū)域范圍統(tǒng)一的參考情況下的位置情況。激光掃描系統(tǒng)的相對(duì)定位是用來(lái)獲取研究區(qū)域范圍內(nèi)整個(gè)過程中各種地面實(shí)物之間的相對(duì)位置。因此，通過激光掃描系統(tǒng)的定位可以得出各個(gè)地物在整個(gè)研究區(qū)域內(nèi)的位置信息，并且還可以獲得整個(gè)變化過程中各個(gè)變化時(shí)刻的位置信息。</p><p>　　(3)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)：</p>&l

40、t;p>　　要想建立整個(gè)研究范圍的相應(yīng)的三維地面實(shí)物模型，應(yīng)該選擇許多不同的位置來(lái)對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行掃描觀測(cè)。掃描觀測(cè)之后把從各個(gè)位置獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行出路，生成新的位置，這便把點(diǎn)云數(shù)據(jù)統(tǒng)一在了相同的坐標(biāo)系中。因?yàn)橥ǔＧ闆r下進(jìn)行研究的區(qū)域都很廣，而且在研究過程中還要受到環(huán)境因素、人為因素、儀器本身的因素等方面的影響，因此每次研究獲得的都是本次位置情況下的數(shù)據(jù)，這種情況下的數(shù)據(jù)是在當(dāng)前儀器坐標(biāo)系統(tǒng)中產(chǎn)生的。數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)其實(shí)就是建立兩個(gè)坐標(biāo)系之

41、間的變換。變換可以通過三維的平移向量和建立和一個(gè)3×3的旋轉(zhuǎn)矩陣來(lái)進(jìn)行。點(diǎn)云數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)就是解算出( R ， a )。至少需要3個(gè)同名相點(diǎn)才能結(jié)算處R和a。</p><p>　　(4)點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理：</p><p>　　在進(jìn)行測(cè)量的過程中，由于測(cè)量的客觀環(huán)境和被測(cè)量的物體本身存在的復(fù)雜性等因素，會(huì)造成測(cè)量的關(guān)于被測(cè)的實(shí)物方面的數(shù)據(jù)存在不完整性，這給三維地面實(shí)物的建模帶來(lái)困難，這時(shí)候

42、就要對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。測(cè)量時(shí)如果得不到測(cè)區(qū)范圍內(nèi)全部的地面實(shí)物的數(shù)據(jù)信息，應(yīng)該從多個(gè)方位對(duì)同一個(gè)地面實(shí)體進(jìn)行多次的量測(cè)，得到地面實(shí)體的數(shù)據(jù)，然后對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，建立地面實(shí)物整個(gè)表面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。因?yàn)樵跍y(cè)量過程中，操作人員的變動(dòng)和外界環(huán)境的不斷變化都會(huì)使測(cè)量的結(jié)果不太準(zhǔn)確，這時(shí)候有可能造成測(cè)量的地面實(shí)物的坐標(biāo)出現(xiàn)不正常的現(xiàn)象，通常情況下這些異常的點(diǎn)都會(huì)被排除。除此以外，如果用激光掃描儀獲得的地面實(shí)物的數(shù)據(jù)非常密，這時(shí)候也要對(duì)這些數(shù)

43、據(jù)進(jìn)行處理，就是我們說(shuō)的均勻化。為了提高對(duì)地面實(shí)物的測(cè)量精度，這時(shí)候掃描的數(shù)據(jù)量會(huì)非常的高。這些數(shù)據(jù)量可甚至可以達(dá)到幾百兆的字節(jié)，所以在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)就要壓縮點(diǎn)云數(shù)據(jù)了。</p><p><b>　　(5)三維建模：</b></p><p>　　進(jìn)行三維地面實(shí)物的模型建立的過程中，如果已經(jīng)獲得了地面實(shí)物在研究區(qū)域內(nèi)的相互位置關(guān)系，那么之后就可以進(jìn)行地面實(shí)物的模型重建了

44、。運(yùn)用激光掃描儀掃描得到地面實(shí)物的深度數(shù)據(jù)和幾何數(shù)據(jù)是一個(gè)建立在不同的方位上的動(dòng)態(tài)的過程，也就是說(shuō)每用激光掃描儀進(jìn)行一次掃描后，獲得的地面實(shí)物的數(shù)據(jù)均是在這次掃描時(shí)的方位位置作為原點(diǎn)，然后以這個(gè)原點(diǎn)建立相應(yīng)的坐標(biāo)系統(tǒng)。所以，要把用激光掃描以獲取的地面實(shí)物的數(shù)據(jù)統(tǒng)一在相同的坐標(biāo)系中，這時(shí)候就要將在不同的掃描方位獲得的地面實(shí)物的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理。經(jīng)過數(shù)據(jù)融合處理后，將會(huì)得到不連續(xù)的地面實(shí)物的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。這種不連續(xù)的數(shù)據(jù)對(duì)于地面實(shí)物的模型重建缺

45、乏一定的準(zhǔn)確性。這時(shí)候就需要利用得到的這些點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行三角網(wǎng)模型的建立，這樣才能更加真實(shí)準(zhǔn)確的表示出地面的實(shí)物。</p><p><b>　　(6)紋理映射：</b></p><p>　　紋理映射（Texture Mapping）是將紋理空間中的紋理像素映射到屏幕空間中的像素的過程。紋理映射包括紋理貼圖和圖像的拼接兩個(gè)方面。</p><p>　

46、　為了是建立的地面實(shí)物的模型具有很高的真實(shí)性，在建立了三角網(wǎng)這樣的模型之后，還要對(duì)建立的模型進(jìn)行紋理的貼圖和圖像的拼接，即紋理映射。</p><p>　　1．5全文的組織結(jié)構(gòu)如下：</p><p>　　第l章緒論部分，本章講述了關(guān)于建立在激光掃描儀獲取的掃描數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上進(jìn)行的模型重建的研究背景、研究目的、研究現(xiàn)狀、模型建立的基本流程等內(nèi)容。</p><p>　　第2

47、章是講述了三維激光掃描儀的工作原理和系統(tǒng)的工作流程等。</p><p>　　第3章是數(shù)據(jù)的獲取部分，這一章主要講述了點(diǎn)云數(shù)據(jù)的獲取方法。</p><p>　　第4章系統(tǒng)的定位部分。本章講述了系統(tǒng)的定位的分類方法。系統(tǒng)的定位方法分為整體定位和根據(jù)相對(duì)位置來(lái)進(jìn)行定位這樣的兩種方法，除了介紹分類方法之外，還講述了這兩種分類方法各自所具有的特點(diǎn)。</p><p>　　第5章

48、點(diǎn)云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)部分，要想建立整個(gè)研究范圍的相應(yīng)的三維地面實(shí)物模型，應(yīng)該選擇許多不同的位置來(lái)對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行掃描觀測(cè)。掃描觀測(cè)之后把從各個(gè)位置獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行出路，生成新的位置，這便把點(diǎn)云數(shù)據(jù)統(tǒng)一在了相同的坐標(biāo)系中。這就是通常所說(shuō)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)。本章主要討論了點(diǎn)云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)的一些基本方法。</p><p>　　第6章點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理。在進(jìn)行地面實(shí)物的模型建立的過程中必須進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。在獲得激光掃描數(shù)據(jù)后第一步進(jìn)行了掃描系統(tǒng)的

49、定位之后，第二步就要對(duì)獲得的掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。進(jìn)行數(shù)據(jù)處理就是為進(jìn)行地面實(shí)物的模型重建除去一些不必要的數(shù)據(jù)。這一章將主要介紹點(diǎn)云數(shù)據(jù)的去噪處理方法和點(diǎn)云數(shù)據(jù)的壓縮處理方法。</p><p>　　第7章地面實(shí)物的模型建立。這一章介紹了幾種不同的模型和建立這些模型的過程，另外，還對(duì)這些模型進(jìn)行了分析，看這些模型適合哪些領(lǐng)域應(yīng)用。</p><p>　　第8章紋理映射部分。紋理映射是將紋理空間中的

50、紋理像素映射到屏幕空間中的像素的過程。在三維圖形中，紋理映射的方法運(yùn)用得最廣，尤其描述具有真實(shí)感的物體。在這一章主要介紹了紋理映射的一些方法和特點(diǎn)。</p><p>　　在文章的結(jié)尾部分自己做個(gè)總結(jié)，并對(duì)我的老師們致以感謝。</p><p>　　2、三維激光掃描儀的工作原理及分類</p><p>　　三維激光掃描技術(shù)就是利用三維激光掃描儀對(duì)地面的實(shí)物進(jìn)行測(cè)量，獲得地

51、面實(shí)物的特征數(shù)據(jù)，然后對(duì)獲得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，建立地面實(shí)物相應(yīng)的模型。三維激光掃描技術(shù)比傳統(tǒng)的測(cè)量的技術(shù)要簡(jiǎn)便，除此以外，還具有很高的精度等。</p><p>　　系統(tǒng)的組成一般如圖2-1所示：</p><p>　　圖2-1：一種激光掃描系統(tǒng)組成</p><p>　　圖2-2：激光掃描系統(tǒng)圖</p><p>　　圖2-3：一種激光掃描儀的系

52、統(tǒng)組成與坐標(biāo)系</p><p>　　對(duì)地面實(shí)物進(jìn)行測(cè)量時(shí)，利用激光掃描儀可以獲得地面實(shí)物的特征和深度信息。激光掃描儀工作分為距離測(cè)量、角度測(cè)量、對(duì)地面實(shí)物的掃描、方向的定位四個(gè)方面。</p><p>　　圖2-4：激光掃描圖</p><p><b>　　2．1距離測(cè)量</b></p><p>　　三維激光掃描儀能夠?qū)Φ孛?/p>

53、實(shí)物進(jìn)行距離的量測(cè)。測(cè)距方法主要有：三角法、脈沖法，相位法。</p><p>　　2．1．1三角測(cè)距法</p><p>　　三角測(cè)距就是利用幾何上的三角形的一些幾何特征，利用公式2-1解算出激光掃描儀的掃描中心與其他點(diǎn)的距離。</p><p><b>　?。ü?-1）</b></p><p>　　L：基線長(zhǎng)；γ：發(fā)射光

54、線與基線的夾角；λ：入射光線與基線的夾角；α激光掃描儀的軸向自旋轉(zhuǎn)角度。</p><p>　　三角法測(cè)量距離較短，適合于近距測(cè)量。測(cè)量范圍幾厘米到幾米，精度可達(dá)微米級(jí)。</p><p>　　2．1．2脈沖測(cè)距法</p><p>　　脈沖法測(cè)距就是計(jì)算出激光掃描儀發(fā)射脈沖時(shí)的時(shí)間和接受到脈沖時(shí)的時(shí)間，然后計(jì)算出這兩個(gè)時(shí)間的差值，再根據(jù)下面的公式2-2計(jì)算距離。<

55、/p><p><b>　　（公式2-2）</b></p><p>　　C：光速；△t：測(cè)得激光信號(hào)往返傳播的時(shí)間差。</p><p>　　2．1．3相位測(cè)距法</p><p>　　相位法測(cè)距就是記錄下光信號(hào)在發(fā)射時(shí)的相位和返回來(lái)的相位，然后對(duì)這兩個(gè)相位進(jìn)行差值的計(jì)算，再根據(jù)相位差公式2-3解算出傳播的距離。運(yùn)用相位差來(lái)進(jìn)行測(cè)

56、距能夠獲得精度比較高的距離量測(cè)。</p><p><b>　?。ü?-3）</b></p><p>　　C：光速；?：激光信號(hào)往返傳播產(chǎn)生的相位差；f：脈沖的頻率。</p><p><b>　　2．2測(cè)角方法</b></p><p>　　2．2．1角位移測(cè)量法</p><p&g

57、t;　　三維激光掃描儀是通過步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，然后通過步距角等來(lái)解算出角度的位移。步距角解算公式為</p><p><b>　?。ü?-4）</b></p><p>　　Nr：電機(jī)的轉(zhuǎn)子齒數(shù)；m：電機(jī)的相數(shù)；b是各種連接繞組的線路狀態(tài)數(shù)及運(yùn)行拍數(shù)。</p><p>　　2．2．2線位移測(cè)量法</p><p>　　線位移

58、測(cè)量的方法適合由發(fā)射器、CCD和棱鏡組成的這種系統(tǒng)。掃描儀進(jìn)行不斷的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由發(fā)射器射出的激光束會(huì)自動(dòng)形成一個(gè)線性的區(qū)域，然后CCD元件會(huì)記錄下來(lái)線的位移量，最后再根據(jù)線的位移量與距離S之比得出激光掃描儀掃描的角度。</p><p><b>　　2．3掃描方法</b></p><p>　　掃描方法就是根據(jù)儀器內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)來(lái)對(duì)掃描棱鏡進(jìn)行控制，設(shè)置激光束的發(fā)射的方向，

59、使激光束能夠分別進(jìn)行橫軸方向的掃描和縱軸方向的掃描。激光掃描儀的掃描裝置是由擺動(dòng)掃描鏡和旋轉(zhuǎn)正多面體掃描鏡組成。</p><p><b>　　2．4轉(zhuǎn)換方法</b></p><p>　　轉(zhuǎn)換方法就是將對(duì)地面實(shí)物進(jìn)行掃描后得到的數(shù)據(jù)統(tǒng)一到大地坐標(biāo)系中。運(yùn)用這種方法時(shí)，需要設(shè)定定向的特殊標(biāo)志，然后解算出設(shè)定的定向的特殊標(biāo)志的中心的坐標(biāo)，再根據(jù)坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換公式計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)。&

60、lt;/p><p>　　2．5三維激光掃描儀的分類</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，激光技術(shù)也越來(lái)越走向成熟。它可以為社會(huì)上的的多個(gè)領(lǐng)域服務(wù)。因此，激光掃描儀的設(shè)計(jì)也越來(lái)越先進(jìn)。</p><p>　　三維激光掃描儀可以有多種分類方式。常用的分類方式有三種，按平臺(tái)劃分，按距離劃分、按原理劃分。</p><p>　　2．5．1按平臺(tái)分類<

61、;/p><p>　　三維激光掃描儀的搭載平臺(tái)可以有多種類型。搭載在飛機(jī)或衛(wèi)星上的三維激光掃描儀系統(tǒng)屬于機(jī)載型。搭載在活動(dòng)的小車上的屬于地面型。</p><p>　　2．5．2按距離劃分</p><p>　　隨著激光掃描技術(shù)的發(fā)展，三維激光掃描儀的也在不斷地更新，掃描距離也在不斷的增加。</p><p>　　現(xiàn)如今把掃描距離小于3m的三維激光掃描儀

62、歸為短距掃描儀一類。把掃描距離大于3m小于30m的三維激光掃描儀歸為中距掃描儀一類。把掃描距離大于30m的三維激光掃描儀歸為長(zhǎng)距一類。把搭載在飛機(jī)上的掃描距離大于1公里以上的三維激光掃描儀歸為航空一類。這四類掃描儀各有屬于自己的特點(diǎn)。短距一類可以對(duì)小型的地面實(shí)物進(jìn)行測(cè)量，效率較高。中距一類適合較大型的地面實(shí)物。長(zhǎng)距一類適合大型的地面實(shí)物的測(cè)量。航空一類測(cè)量的范圍更廣。</p><p>　　2．5．3按工作原理劃分

63、 </p><p>　　三維激光掃描儀除了按照上述的搭載平臺(tái)和掃描距離這兩種方法分類之外，還可以按照儀器的原理來(lái)進(jìn)行分類。把按照脈沖測(cè)距這一原理進(jìn)行量測(cè)的掃描儀歸結(jié)為徑向一類。把按照光學(xué)干涉原理進(jìn)行量測(cè)的掃描儀歸結(jié)為干涉一類。把通過兩條光線建立地面實(shí)物的立體模型的量測(cè)方法歸結(jié)為三角法一類。</p><p><b>　　3、點(diǎn)云數(shù)據(jù)的獲取</b></p>

64、<p>　　點(diǎn)云數(shù)據(jù)就是通過激光掃描儀通過掃描地面實(shí)物所獲取的關(guān)于該地面實(shí)物的數(shù)據(jù)組織。掃描得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)包含地面實(shí)物表面的幾何信息和深度信息。此外，還可以通過三維激光掃描儀獲取的地面實(shí)物的回波強(qiáng)度信息。這些信息的獲取不僅與測(cè)量外部環(huán)境有關(guān)，還與被測(cè)實(shí)物本身的特性（實(shí)物表面的粗糙度、實(shí)物的大?。┯嘘P(guān)，還與儀器本身有關(guān)，除此以外，在測(cè)量過程中，測(cè)量人員的更換也會(huì)對(duì)獲取的結(jié)果造成影響。</p><p>　　

65、隨著激光掃描技術(shù)越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，關(guān)于地面實(shí)物的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的獲取的方式也越來(lái)越多，但整體來(lái)說(shuō)可以概括為接觸和非接觸兩大類。</p><p>　　接觸法就是在地面實(shí)物表面直接測(cè)量，如用鋼尺測(cè)量直接得出這個(gè)地面實(shí)物的尺寸等幾何信息。三角坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、光學(xué)聚焦法均屬于這類方法、非接觸法就是借助一些儀器，在不直接接觸的情況下獲得地面實(shí)物的數(shù)據(jù)。</p><p>　　隨著測(cè)量技術(shù)的不斷提高，非接觸法被應(yīng)

66、用的越來(lái)越廣泛，尤其是利用計(jì)算機(jī)視覺原理的方法。這種方法使得獲得地面實(shí)物的信息變得更加容易。</p><p><b>　　3．1非接觸法</b></p><p>　　在不直接接觸的情況下獲得被測(cè)地面實(shí)物的信息的方法被稱為非接觸法。隨著非接觸法應(yīng)用的越來(lái)越廣泛，非接觸法也被劃分為飛行時(shí)間法、光學(xué)法和計(jì)算機(jī)視覺法等幾大類。每一類都具有各自的原理和特征。飛行時(shí)間法就是利用激

67、光掃描儀向需要探測(cè)的地面實(shí)物發(fā)射脈沖信號(hào)，當(dāng)脈沖信號(hào)傳播到該地面實(shí)物時(shí)，脈沖信號(hào)折回來(lái)繼續(xù)發(fā)射到掃描儀。然后計(jì)算脈沖信號(hào)在往返傳播過程中所需要的時(shí)間，再根據(jù)這個(gè)時(shí)間來(lái)計(jì)算出脈沖信號(hào)往返傳播的距離，這個(gè)距離的一半就是物體到激光掃描儀的距離。光學(xué)法就是根據(jù)物理上的光學(xué)原理來(lái)對(duì)地面實(shí)物進(jìn)行量測(cè)，進(jìn)而獲得地面實(shí)物的信息。計(jì)算機(jī)視覺法就是用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬人的視覺機(jī)理獲取和處理信息的方法。</p><p>　　時(shí)間飛行法被廣泛

68、應(yīng)用于激光雷達(dá)定位與毫米波微波雷達(dá)定位，還可以被用于精密工程測(cè)量和無(wú)導(dǎo)軌測(cè)量等。光學(xué)法就是利用光學(xué)物理原理進(jìn)行的量測(cè)，主要有相干法、條紋法等。隨著計(jì)算機(jī)發(fā)展的速度越來(lái)越快，計(jì)算機(jī)視覺法的應(yīng)用也變得越來(lái)越廣泛。下面主要介紹一下計(jì)算機(jī)視覺法。</p><p>　　計(jì)算機(jī)視覺法又可以分為主動(dòng)法和被動(dòng)法。</p><p><b>　　3．1．1主動(dòng)法</b></p>

69、;<p>　　計(jì)算機(jī)視覺的主動(dòng)法分為結(jié)構(gòu)光法和編碼光法。結(jié)構(gòu)光法由光學(xué)投射器和攝影機(jī)組成。利用結(jié)構(gòu)光法測(cè)量的步驟是：運(yùn)用光學(xué)投射器投射結(jié)構(gòu)光到地面實(shí)物的表面形成一個(gè)條紋圖像，再由攝影機(jī)獲得這個(gè)條紋圖像。在根據(jù)圖像獲得地面實(shí)物的三維信息。編碼光法是在結(jié)構(gòu)光法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，原理和結(jié)構(gòu)光法一樣，但比結(jié)構(gòu)光法更容易進(jìn)行匹配。</p><p><b>　　3．1．2被動(dòng)法</b>&

70、lt;/p><p>　　計(jì)算機(jī)被動(dòng)視覺法又分為立體視差法和單目視覺法。立體視差法就是利用攝影機(jī)在不同的位置獲取同一地面實(shí)物的信息，獲取兩張或兩張以上關(guān)于這個(gè)地物的相片，然后找出這兩張相片上的幾個(gè)同名相點(diǎn)，利用這幾個(gè)同名相點(diǎn)來(lái)建立該地面實(shí)物的立體模型。</p><p>　　用立體視差法進(jìn)行觀測(cè)時(shí)最重要的就是要對(duì)這些相片對(duì)進(jìn)行匹配，特征匹配算法有SIFT算法、相比梯度算法、哈希算法等。在這幾種特征

71、算法中，SIFT算法在尺度、旋轉(zhuǎn)等方面比較穩(wěn)定，另外還能夠抵抗光照的影響。SIFT算法的特征匹配分兩步完成。第一步先完成特征向量的提??；第二步對(duì)提取的特征向量進(jìn)行匹配。</p><p>　　單目視覺法就是用攝影機(jī)在一個(gè)視點(diǎn)上對(duì)地面實(shí)物進(jìn)行攝影，獲取在這個(gè)視點(diǎn)上的相片，然后再利用相片進(jìn)行三維地面實(shí)物的模型的重建。</p><p>　　4、激光掃描系統(tǒng)的定位</p><p&

72、gt;　　系統(tǒng)定位在三維地面實(shí)物的模型重建過程中非常重要。在利用激光掃描儀獲取了地面實(shí)物的幾何和深度數(shù)據(jù)之后，就要首先進(jìn)行系統(tǒng)的定位。系統(tǒng)定位的實(shí)質(zhì)就是獲取地面實(shí)物的方位。以飛機(jī)衛(wèi)星小車等作為平臺(tái)來(lái)進(jìn)行的系統(tǒng)定位均屬于移動(dòng)定位。因?yàn)樵谝赃@些作為平臺(tái)進(jìn)行的定位總是在不斷地移動(dòng)變化當(dāng)中進(jìn)行的。根據(jù)建立的地面實(shí)物模型所在的坐標(biāo)系，可以將系統(tǒng)的定位分為兩類。一類是在定位的過程中獲取整個(gè)測(cè)區(qū)范圍內(nèi)各個(gè)地物的相對(duì)位置關(guān)系，另一類是在定位的過程中獲取

73、在整個(gè)區(qū)域統(tǒng)一的坐標(biāo)系下的位置。</p><p>　　4．1獲取整個(gè)測(cè)區(qū)范圍內(nèi)各個(gè)地物的相對(duì)位置關(guān)系的定位</p><p>　　獲取整個(gè)測(cè)區(qū)范圍內(nèi)各個(gè)地物的相對(duì)位置關(guān)系的定位系統(tǒng)是建立在一個(gè)局部的坐標(biāo)系中的。用這種系統(tǒng)定位獲得的地面實(shí)物的數(shù)據(jù)信息都是以該坐標(biāo)系統(tǒng)中的參考點(diǎn)為基準(zhǔn)的。這種定位系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)具有傳遞性，比如我們利用儀器獲取了一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的信息，那么我們用儀器進(jìn)行下一點(diǎn)量測(cè)時(shí)是根據(jù)

74、這點(diǎn)的信息繼續(xù)的。由于在用激光掃描儀進(jìn)行掃描量測(cè)的過程中要受到外界環(huán)境因素的影響、地物本身復(fù)雜性因素的影響、儀器自身因素的影響還有操作人員的更換等因素的影響，使得掃描獲得掃描數(shù)據(jù)不可避免的存在誤差。當(dāng)用激光掃描儀獲取的數(shù)據(jù)量很大時(shí)，那么積累的誤差也會(huì)相當(dāng)大。這就使建立的三維地面實(shí)物的模型的準(zhǔn)確和真實(shí)性大大降低。</p><p>　　激光掃描系統(tǒng)的獲取整個(gè)測(cè)區(qū)范圍內(nèi)各個(gè)地物的相對(duì)位置關(guān)系的定位系統(tǒng)有許多種。傳統(tǒng)的這

75、方面的方法有建立在里程儀的基礎(chǔ)上進(jìn)行的定位。這種定位系統(tǒng)就是在移動(dòng)裝置如小車上放置一個(gè)里程儀，隨著這個(gè)小車的不斷移動(dòng)，放置在這個(gè)小車上的里程儀能夠把這個(gè)系統(tǒng)變化的角度和位置都記錄下來(lái)。通過這種定位系統(tǒng)獲取的地面實(shí)物的數(shù)據(jù)信息還是不太準(zhǔn)確，因?yàn)橐艿揭苿?dòng)裝置的影響，但是運(yùn)用這種方法操作簡(jiǎn)便。</p><p>　　傳統(tǒng)的方法對(duì)于建立精確度較高的三維地面實(shí)物模型還是比較困難的。為了使建立的地面實(shí)物的模型更加精確真實(shí)，現(xiàn)

76、在越來(lái)越多的工作人員都是將計(jì)算機(jī)視覺理論應(yīng)用到地面實(shí)物建模的過程中。這種方法是在移動(dòng)裝置如小車上安放一架照相機(jī)或攝影機(jī)，隨著移動(dòng)裝置小車的不斷移動(dòng)，照相機(jī)或攝影機(jī)在移動(dòng)過程中獲取地面實(shí)物的多張相片。然后通過計(jì)算機(jī)對(duì)這些同名相片進(jìn)行分析處理，建立地面實(shí)物的三維立體模型。這種方法操作起來(lái)比較復(fù)雜，對(duì)于研究區(qū)域面積較大的還不適合。</p><p>　　與建立在計(jì)算機(jī)視覺理論基礎(chǔ)上進(jìn)行的定位方法相比較的話，利用激光掃描儀

77、獲取的掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行定位這種方法就顯得比較簡(jiǎn)便快捷，而且精度也比較高。利用激光掃描技術(shù)進(jìn)行定位比建立在計(jì)算機(jī)視覺理論基礎(chǔ)上的定位要省很大的計(jì)算量。</p><p>　　4．2激光掃描系統(tǒng)的整體定位</p><p>　　激光掃描系統(tǒng)的整體定位是建立一個(gè)統(tǒng)一的坐標(biāo)系，將激光傳感器安置在移動(dòng)裝置上，隨著移動(dòng)裝置的不斷移動(dòng)，傳感器記錄下來(lái)地面實(shí)物的信息。整體定位可以利用安置在移動(dòng)裝置上的傳感器直接得

78、到地面實(shí)物的信息，也可以利用獲取整個(gè)測(cè)區(qū)范圍內(nèi)各個(gè)地物的相對(duì)位置關(guān)系的定位這種方法獲取數(shù)據(jù)后，利用這些數(shù)據(jù)再進(jìn)行整體的定位。整體定位方法可以利用激光掃描系統(tǒng)定位方法，也可以利用GPS進(jìn)行研究區(qū)域的整體定位。</p><p><b>　　5、點(diǎn)云數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)</b></p><p>　　利用激光掃描儀獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行了系統(tǒng)定位后，就要進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)。點(diǎn)云數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)實(shí)質(zhì)

79、是將激光掃描儀獲取的地面實(shí)物的坐標(biāo)數(shù)據(jù)統(tǒng)一到一個(gè)相同的坐標(biāo)系中。只有經(jīng)過數(shù)據(jù)配準(zhǔn)，才能夠建立準(zhǔn)確的地面實(shí)物的模型。點(diǎn)云數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)方法通常有三種：人工手動(dòng)配準(zhǔn)、借助儀器進(jìn)行的配準(zhǔn)和自動(dòng)配準(zhǔn)。</p><p>　　目前使用比較廣泛的配準(zhǔn)方法是自動(dòng)配準(zhǔn)方法。在用激光掃描儀獲取數(shù)據(jù)時(shí)，我們很多情況下會(huì)利用多個(gè)坐標(biāo)系，這時(shí)候得到的數(shù)據(jù)也是分布在不同的坐標(biāo)系中，為了建立地面實(shí)物的模型，我們就要將這些不同的坐標(biāo)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換

80、到一個(gè)統(tǒng)一的坐標(biāo)系中，然后再統(tǒng)一的坐標(biāo)系中再進(jìn)行地面實(shí)物的建模。這就是自動(dòng)配準(zhǔn)的實(shí)質(zhì)。雖然點(diǎn)云數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)可以有多種方法，但是配準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)步驟都大體相同，可以分為部分的和全局的。</p><p>　　5．1部分區(qū)域的配準(zhǔn)方法</p><p>　　在進(jìn)行部分區(qū)域的配準(zhǔn)時(shí)首先要經(jīng)過區(qū)域的選擇然后再進(jìn)行迭代局部的最近點(diǎn)，最后進(jìn)行特征匹配。</p><p>　　部分區(qū)域的選擇的

81、方法有兩種，一種是通過人與計(jì)算機(jī)結(jié)合（人機(jī)交互）工作的方法，一種是自動(dòng)的方法。①人機(jī)交互技術(shù)是指通過計(jì)算機(jī)輸入、輸出設(shè)備，以有效的方式實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)對(duì)話的技術(shù)。工作人員可以將外業(yè)測(cè)量獲取的地面實(shí)物的數(shù)據(jù)通過計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備輸入到計(jì)算機(jī)中，然后通過一些技術(shù)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最后通過計(jì)算機(jī)輸出設(shè)備將一些信息輸出，現(xiàn)實(shí)給工作人員。除此之外，工作人員可以利用計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備將自己的一些要求，一些問題輸入到計(jì)算機(jī)中，是計(jì)算機(jī)按照自己的要求進(jìn)行信息處

82、理。這種方法計(jì)算量通常非常高。②自動(dòng)方法其實(shí)是建立在人機(jī)交互的方法的基礎(chǔ)之上的。人機(jī)交互不但計(jì)算量比較大，而且配準(zhǔn)精度不高。要想進(jìn)行高精度的配準(zhǔn)工作，這時(shí)候就要選用自動(dòng)方法。部分區(qū)域選擇好之后，就要進(jìn)行局部迭代了。這時(shí)候?yàn)榱诉_(dá)到更好的配準(zhǔn)結(jié)果，就要選擇最好的區(qū)域來(lái)進(jìn)行，而且要避開選擇會(huì)影響到配準(zhǔn)精度的區(qū)域有重疊的部分。局部迭代后最后進(jìn)行特征匹配，特征匹配算法有基于曲面特征的配準(zhǔn)算法和迭代算法。迭代算法過程比較繁瑣，但是精度比較高。建立在

83、曲面特征基礎(chǔ)上的算法是利用曲面擬合來(lái)進(jìn)行配準(zhǔn)的，這種方法比較簡(jiǎn)單，但是精度不如迭代算法高。通常情況下，將</p><p><b>　　5．2全局配準(zhǔn)</b></p><p>　　全局配準(zhǔn)就是將獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)統(tǒng)一到一個(gè)相同的坐標(biāo)系中，利用激光掃描儀獲取的整個(gè)區(qū)域內(nèi)的多個(gè)特征數(shù)據(jù)進(jìn)行的。這種方法比部分區(qū)域的配準(zhǔn)方法精度高。因?yàn)檎麄€(gè)區(qū)域的配準(zhǔn)方法是利用了整個(gè)區(qū)域內(nèi)的有代表性

84、的特征數(shù)據(jù)，而不像部分配準(zhǔn)方法只是用部分特征數(shù)據(jù)進(jìn)行的。但是與部分配準(zhǔn)方法相比，這種整體的配準(zhǔn)方法由于處理的數(shù)據(jù)量比較大，所以進(jìn)行的時(shí)間也比部分配準(zhǔn)的方法長(zhǎng)。整體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)算法有動(dòng)態(tài)、迭代最近點(diǎn)、、基于灰度的配準(zhǔn)算法、基于幾何特征等算法。</p><p><b>　　5．2．1動(dòng)態(tài)法</b></p><p>　　在進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)和建立動(dòng)態(tài)模型時(shí)，就要對(duì)獲取的動(dòng)態(tài)數(shù)

85、據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)配準(zhǔn)。動(dòng)態(tài)配準(zhǔn)是在多個(gè)不同的幀之間進(jìn)行插值配準(zhǔn)。對(duì)地面實(shí)物是利用旋轉(zhuǎn)掃描的方法進(jìn)行動(dòng)態(tài)配準(zhǔn)的。</p><p>　　5．2．2ICP算法</p><p>　　首先準(zhǔn)備兩組建立在不同的空間坐標(biāo)系中獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)集，然后對(duì)這兩組空間數(shù)據(jù)集進(jìn)行空間變換，實(shí)現(xiàn)最佳匹配。運(yùn)用迭代最近點(diǎn)的算法可以找出目標(biāo)點(diǎn)和參考點(diǎn)之間的旋轉(zhuǎn)變換和平移變換。旋轉(zhuǎn)變換有四元數(shù)旋轉(zhuǎn)、矩陣旋轉(zhuǎn)和Euler旋轉(zhuǎn)。例如

86、，給出A={Al，A2?．，An}和B={B1，B2，?，Bm}然后定義一個(gè)目標(biāo)函數(shù)：</p><p><b>　　（公式5-1）</b></p><p>　　用B點(diǎn)處的擬合曲面替代對(duì)應(yīng)點(diǎn)的信息，就會(huì)有：</p><p><b>　?。ü?-2）</b></p><p>　　5．2．3基于灰度的配

87、準(zhǔn)算法</p><p>　　基于灰度的配準(zhǔn)算法就是利用外業(yè)獲取的影像與計(jì)算機(jī)結(jié)合，分析影像的特征并完成數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)計(jì)算。基于灰度的配準(zhǔn)，重點(diǎn)在于獲取待與待測(cè)點(diǎn)所在的區(qū)域的灰度影像。這種配準(zhǔn)方法在圖像處理方面應(yīng)用的比較廣。用基于灰度的配準(zhǔn)方法不用事先對(duì)圖像進(jìn)行處理。這種方法又有線、塊、比值匹配和互相關(guān)法等方法。這種配準(zhǔn)方法比較簡(jiǎn)單。</p><p>　　5．2．4基于幾何特征的配準(zhǔn)算法<

88、/p><p>　　這種算法就是根究地面實(shí)物的特征來(lái)配準(zhǔn)。用這種方法進(jìn)行配準(zhǔn)時(shí)要考慮點(diǎn)線面幾何特征的約束條件，所以這種算法用方面的比較窄。這些約束條件可以概括為點(diǎn)在平面上的不等約束條件和法線平行條件的不等約束。用這種算法需要六個(gè)不等的參數(shù)，這種算法適合附加多種幾何特征的不等約束條件，通常與迭代算法一起使用。這種算法對(duì)地面實(shí)物的幾何等特征表達(dá)的很好，但是就是在進(jìn)行配準(zhǔn)之前了解關(guān)于這方面的先驗(yàn)知識(shí)。</p>

89、<p><b>　　6、點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理</b></p><p>　　在進(jìn)行測(cè)量的過程中，由于測(cè)量的客觀環(huán)境和被測(cè)量的物體本身存在的復(fù)雜性等因素，會(huì)造成測(cè)量的關(guān)于被測(cè)的實(shí)物方面的數(shù)據(jù)存在不完整性，這給三維地面實(shí)物的建模帶來(lái)困難，這時(shí)候就要對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。測(cè)量時(shí)如果得不到測(cè)區(qū)范圍內(nèi)全部的地面實(shí)物的數(shù)據(jù)信息，應(yīng)該從多個(gè)方位對(duì)同一個(gè)地面實(shí)體進(jìn)行多次的量測(cè)，得到地面實(shí)體的數(shù)據(jù)，然后對(duì)測(cè)

90、量的數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，建立地面實(shí)物整個(gè)表面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。因?yàn)樵跍y(cè)量過程中，操作人員的變動(dòng)和外界環(huán)境的不斷變化都會(huì)使測(cè)量的結(jié)果不太準(zhǔn)確，這時(shí)候有可能造成測(cè)量的地面實(shí)物的坐標(biāo)出現(xiàn)不正常的現(xiàn)象，通常情況下這些異常的點(diǎn)都會(huì)被排除。除此以外，如果用激光掃描儀獲得的地面實(shí)物的數(shù)據(jù)非常密，這時(shí)候也要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，就是我們說(shuō)的均勻化。為了提高對(duì)地面實(shí)物的測(cè)量精度，這時(shí)候掃描的數(shù)據(jù)量會(huì)非常的高。這些數(shù)據(jù)量可甚至可以達(dá)到幾百兆的字節(jié)，所以在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)就

91、要壓縮點(diǎn)云數(shù)據(jù)了。點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理過程如圖6-1所示：</p><p>　　圖6-1：點(diǎn)云數(shù)據(jù)初始化流程</p><p>　　6．1點(diǎn)云數(shù)據(jù)去噪處理</p><p>　　在利用激光掃描儀進(jìn)行外業(yè)測(cè)量時(shí)由于受到外界環(huán)境因素、儀器本身的因素以及作業(yè)人員的更換因素、觀測(cè)過程中障礙物等因素的影響，使得通過激光掃描儀掃描后獲取的關(guān)于地面實(shí)物的數(shù)據(jù)出現(xiàn)噪聲影響。如果不將這些噪聲影響

92、進(jìn)行處理，這必然會(huì)使建立的地面實(shí)物的模型的真實(shí)感降低。為了提高建立的地面實(shí)物的準(zhǔn)確度就要對(duì)掃描獲取的關(guān)于地面實(shí)物的數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理。點(diǎn)云數(shù)據(jù)的去噪處理有在空間域中進(jìn)行處理和在頻率域中進(jìn)行處理兩大類。點(diǎn)云數(shù)據(jù)再空間域中進(jìn)行處理就是直接在空間中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。點(diǎn)云數(shù)據(jù)的頻率域處理就是將獲得的地面實(shí)物的圖像經(jīng)過變換，從空間域轉(zhuǎn)換到頻域，然后再進(jìn)行處理，處理后再通過變換，回到空間域。</p><p>　　6．1．1雙邊濾

93、波去噪處理</p><p>　　在獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)后，可以直接對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理，也可以建立格網(wǎng)進(jìn)行噪聲處理。這里我講述一下雙邊濾波去噪處理。雙邊濾波是一種非線性的濾波方法，是結(jié)合圖像的空間鄰近度和像素值相似度的一種折衷處理，同時(shí)考慮空域信息和灰度相似性，達(dá)到保邊去噪的目的。雙邊濾波是由C.Tomasi和R.Manduchi提出的一種非迭代的比較簡(jiǎn)單的去除噪聲的方法。這種噪聲去除方法具有簡(jiǎn)單、非迭代、局部的特點(diǎn)。

94、</p><p>　　6．1．2小波閾值去噪</p><p>　　小波變換屬于線性變換的一種，擁有不錯(cuò)的時(shí)頻特點(diǎn)。在獲得了地面實(shí)物的圖像后，用小波進(jìn)行分解處理得到許多個(gè)子圖像，然后再對(duì)這些子圖形分別定義一個(gè)閾值，然后再進(jìn)行噪聲的處理。小波去噪首先對(duì)需要進(jìn)行去噪處理的圖像進(jìn)行特征信息的提取，然后進(jìn)行低通濾波，最后再生成新的圖像。過程如圖6-2所示：</p><p>　

95、　圖6-2：小波去噪過程</p><p>　　6．2點(diǎn)云數(shù)據(jù)的壓縮</p><p>　　隨著對(duì)地面實(shí)物的外業(yè)測(cè)量技術(shù)的不斷提高，人們所建立的地面實(shí)物模型的精度也在不斷的提高。模型精度的提高都是建立在外業(yè)獲得大量的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上的。數(shù)據(jù)量太大，為了便于使用，這時(shí)候就要對(duì)獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)的壓縮。</p><p>　　點(diǎn)云數(shù)據(jù)的壓縮就是從外業(yè)測(cè)量獲得數(shù)據(jù)集合之中抽取一個(gè)

96、子集，使這個(gè)子集在規(guī)定的精度的范圍內(nèi)，最好的逼近原集合而又獲得盡可能大的壓縮比。數(shù)據(jù)壓縮分為有損壓縮和無(wú)損壓縮。有損壓縮就是在數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮的時(shí)候造成數(shù)據(jù)損害或丟失；無(wú)損壓縮就是數(shù)據(jù)在進(jìn)行壓縮的沒有造成損害。</p><p>　　6．2．1曲線擬合的方法</p><p>　　在對(duì)地面實(shí)物的外業(yè)測(cè)量中通常都是獲取大量的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，這些點(diǎn)云數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。這時(shí)候用單張曲面進(jìn)行曲面擬合的方法這種

97、點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并不合適，需要建立多張曲面來(lái)進(jìn)行擬合，因此就要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分塊處理，分塊方法可以采用劉盛蘭提出的半自動(dòng)的算法。然后對(duì)進(jìn)行分塊處理之后的數(shù)據(jù)運(yùn)用一些反求軟件等進(jìn)行切片處理，最后進(jìn)行數(shù)據(jù)的壓縮。</p><p>　　6．2．2區(qū)域重心的壓縮方法</p><p>　　對(duì)地面的實(shí)物進(jìn)行掃描后，得到的相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息都是在一個(gè)有限的范圍內(nèi)的。我們假設(shè)一個(gè)密閉的空間區(qū)域?qū)⑦@些地面實(shí)物的數(shù)據(jù)

98、信息都包含在內(nèi)，這個(gè)密閉的空間區(qū)域（最外區(qū)域）的幾何信息可以根據(jù)包含的地面實(shí)物的數(shù)據(jù)信息得到。</p><p>　　若數(shù)據(jù)集A為獲得的地面實(shí)物的信息，則A()，在定義的坐標(biāo)軸的方向上分別對(duì)獲得的地面實(shí)物的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，然后獲得在這三個(gè)方向的最大和最小值：、、、、、?？梢缘玫阶钔鈪^(qū)域的頂點(diǎn)的坐標(biāo)(、、)、(、、)、(、、)、(、、)、(、、)、(、、)、(、、)、(、、)。根據(jù)這幾個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)就可以確定區(qū)域的范圍了。

99、確定范圍后，然后進(jìn)行細(xì)化。</p><p>　　細(xì)化的方法按照下面的公式6-1進(jìn)行。</p><p><b>　　（公式6-1）</b></p><p>　　然后根據(jù)細(xì)化后的小區(qū)域的范圍內(nèi)包含的地面實(shí)物的信息進(jìn)行壓縮處理。壓縮后的精度可以根據(jù)細(xì)化后的小區(qū)域的范圍來(lái)進(jìn)行大致的確定。壓縮的方法可以根據(jù)重心點(diǎn)法來(lái)進(jìn)行。重心點(diǎn)法就是只能夠保留細(xì)化后的小

100、區(qū)域的重心點(diǎn)。</p><p>　　進(jìn)行確定細(xì)化后的各個(gè)區(qū)域的重心點(diǎn)的步驟如圖6-3所示：</p><p>　　圖6-3：區(qū)域重心壓縮法</p><p>　　(1)先對(duì)細(xì)化后的各個(gè)小區(qū)域進(jìn)行本區(qū)域內(nèi)的所有的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行解算，然后根據(jù)所有的點(diǎn)找出本區(qū)域的中點(diǎn)o；</p><p>　　(2)然后根據(jù)公式6-2算出各個(gè)小區(qū)域內(nèi)的所有的數(shù)據(jù)點(diǎn)到該區(qū)域

101、的中心點(diǎn)的距離，找出距離最短的那個(gè)點(diǎn)，那個(gè)點(diǎn)就是所要求的點(diǎn)。</p><p><b>　?。ü?-2）</b></p><p><b>　　6．2．3共頂點(diǎn)法</b></p><p>　　共頂點(diǎn)法是對(duì)關(guān)于建立在地面實(shí)物的高程方面數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的一種方法。是就是一個(gè)地面實(shí)物的高程方面的數(shù)據(jù)集合。圖6-4就是建立的一個(gè)三角形控

102、制網(wǎng)。</p><p>　　圖6-4：地物數(shù)據(jù)點(diǎn)的三角網(wǎng)</p><p>　　在對(duì)用激光掃描儀獲取的地面實(shí)物的數(shù)據(jù)集進(jìn)行壓縮處理時(shí)，為了能夠得到最好的壓縮成果，就要保留那些能夠最佳的代表地面實(shí)物的典型特點(diǎn)的一些數(shù)據(jù)點(diǎn)，提出那些不必要的數(shù)據(jù)點(diǎn)。用共頂點(diǎn)的方法進(jìn)行地面實(shí)物數(shù)據(jù)的處理的步驟：</p><p>　　(1)先尋找出每個(gè)三角形的共頂點(diǎn)；</p>&

103、lt;p>　　(2)然后利用公式6-3解算出這些小三角形除了共頂點(diǎn)之外的其他點(diǎn)的均值。 （公式6-3）</p><p>　　(3)當(dāng)（T為誤差的最大允許值）時(shí)，把這個(gè)共頂點(diǎn)除去，反之就把這個(gè)共頂點(diǎn)留下。</p><p>　　處理過程變化如圖6-5所示：</p><p>　　刪除前高程圖

104、 刪除后高程圖</p><p>　　圖6-5：共頂點(diǎn)法壓縮</p><p>　　7、地物的三維模型和對(duì)模型的分析</p><p>　　7．1地物的三維模型</p><p>　　對(duì)地面實(shí)物可以建立點(diǎn)云模型、三角網(wǎng)模型和實(shí)體模型等。</p><p><b>　　7．1．1點(diǎn)云模型</b>&l

105、t;/p><p>　　在對(duì)地面實(shí)物建立模型時(shí)，用掃描儀獲取的數(shù)據(jù)建立的地面實(shí)物的三維模型就是點(diǎn)云模型。點(diǎn)云模型的建立要先進(jìn)行外業(yè)的控制測(cè)量；然后對(duì)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，最后進(jìn)行處理建立模型。①外業(yè)的控制測(cè)量。要想建立地面實(shí)物的模型，就先要獲取數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)就要通過外業(yè)測(cè)量獲得。②數(shù)據(jù)采集。用掃描儀獲取地面實(shí)物的特征信息；③數(shù)據(jù)配準(zhǔn)。將采集到的各種數(shù)據(jù)統(tǒng)一到相同的坐標(biāo)系中方便后面的數(shù)據(jù)處理。圖7-1就是利用點(diǎn)云模型建立

106、的一個(gè)控制網(wǎng)。</p><p>　　圖7-1：地面實(shí)物的控制網(wǎng)</p><p>　　7．1．2三角網(wǎng)模型</p><p>　　除了對(duì)地面實(shí)物建立點(diǎn)云模型外，還可以建立三角網(wǎng)模型。建立三角網(wǎng)模型時(shí)應(yīng)使數(shù)據(jù)點(diǎn)中最近的三個(gè)點(diǎn)連成三角形并且盡可能的使三角形逼近等邊三角形。建立三角網(wǎng)模型的步驟為：①建立模型；②對(duì)建立的模型進(jìn)行簡(jiǎn)化；③對(duì)建立的三角網(wǎng)進(jìn)行分析。</p>

107、;<p>　　7．2對(duì)地面實(shí)物模型的分析</p><p>　　7．2．1對(duì)古物的分析</p><p>　　根據(jù)模型建立的方法對(duì)古代遺留下來(lái)的東西進(jìn)行模型重建對(duì)古物的分析研究及保護(hù)有很大的幫助。歷史古跡是我們中華民族一項(xiàng)偉大的財(cái)富，我們這些后代子民要保護(hù)好這些古老的代表先人智慧的東西。比較傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)對(duì)古物的量測(cè)是非常麻煩的，不僅過程繁瑣，而且對(duì)人力的要求也比較多。利用激光掃

108、描儀對(duì)這些古物進(jìn)行量測(cè)，不但可以獲得古物比較精確詳細(xì)而信息，而且也不需要與古物直接接觸，非常簡(jiǎn)便。下圖7-2為利用激光掃描技術(shù)對(duì)古建筑建立的一個(gè)模型：</p><p>　　圖7-2：古建筑的一個(gè)模型圖</p><p>　　7．2．2進(jìn)行地物的變形監(jiān)測(cè)</p><p>　　利用激光掃描技術(shù)對(duì)地面實(shí)物進(jìn)行定期的掃描，獲取地面實(shí)物在不同時(shí)期的特征數(shù)據(jù)，然后對(duì)每個(gè)時(shí)期獲得的