基于三維激光點(diǎn)云的大型建筑物典型特征自動(dòng)識(shí)別方法.pdf

1、隨著人類社會(huì)的不斷進(jìn)步，各種各樣的大型建筑物如雨后春筍一般拔地而起，成為現(xiàn)代化城市不可或缺的一部分。然而，在建筑物的使用與建設(shè)過程中，由于受到內(nèi)在或者外在因素的影響，建筑物很容易發(fā)生沉降和變形的現(xiàn)象，這將會(huì)給社會(huì)和人民的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來巨大的威脅。因此，對(duì)大型建筑物進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　三維激光掃描技術(shù)作為一種新的測(cè)量技術(shù),因其具有快速,高精度,非接觸的特點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)用。但是，運(yùn)用該項(xiàng)技術(shù)得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)具有

2、數(shù)據(jù)量大、冗余度高、雜亂無章等特點(diǎn)。因此，如何從龐雜的點(diǎn)云中提取出點(diǎn)云數(shù)據(jù)的典型特征已經(jīng)成為變形監(jiān)測(cè)的研究熱點(diǎn)。其中，平面特征和線特征作為建筑物的最主要的幾何信息，可以準(zhǔn)確的反映出建筑物的位移變形情況。為了能夠有效的提取出建筑物的平面特征和線特征，本文以武漢理工大學(xué)南湖校區(qū)新圖書館的點(diǎn)云數(shù)據(jù)為例，基于張量投票和高斯圖聚類的相關(guān)理論，在Matlab軟件平臺(tái)上深入細(xì)化地對(duì)如何準(zhǔn)確的提取建筑物的變形特征(平面特征和線特征)開展了研究，主要研究

3、內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：
　　(1)大型建筑物點(diǎn)云數(shù)據(jù)的面特征提取。面特征作為建筑物最重要的幾何特征之一，可以很好的反映建筑物各部位的位移變化情況。為了能夠準(zhǔn)確的從龐雜的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中提取出建筑物的面特征，本文首先基于張量投票的相關(guān)理論提出了一種多尺度的張量投票法，并運(yùn)用該方法進(jìn)行種子點(diǎn)的選取。然后，再結(jié)合區(qū)域成長(zhǎng)的相關(guān)理論進(jìn)行建筑物點(diǎn)云數(shù)據(jù)的面特征提取。
　　(2)大型建筑物線點(diǎn)云數(shù)據(jù)的線特征提取。線段特征作為建筑物另一個(gè)重要的幾何

4、特征，可以很好的反映出建筑物整體的位移變化情況。而建筑物的特征線具有多樣性，單純的利用傳統(tǒng)的拓?fù)潢P(guān)系往往會(huì)忽略尖銳特征邊界線的提取。針對(duì)這一問題，本研究首先根據(jù)點(diǎn)云之間的拓?fù)潢P(guān)系對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的線特征進(jìn)行標(biāo)記。然后，本文基于高斯圖聚類的相關(guān)理論提出了自適應(yīng)高斯圖聚類法，將剩余具有尖銳特征的線特征進(jìn)行標(biāo)記。
　　將建筑物的面特征和線段特征應(yīng)用于建筑物的變形監(jiān)測(cè)過程中，可以從整體和局部上反映建筑物不同部位的位移變化情況。首先通過提取建筑