雙振鏡系統(tǒng)激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理.pdf

1、隨著三維激光掃描技術(shù)的出現(xiàn)和不斷進(jìn)步以及點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理方法的不斷改善,點(diǎn)云數(shù)據(jù)已經(jīng)成為一種新的易獲取的且能精確模擬實(shí)際物體的數(shù)據(jù)形式,得到大量運(yùn)用。而雙振鏡結(jié)構(gòu)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取平臺(tái)也因?yàn)槠湟子趯?shí)現(xiàn)、適合遠(yuǎn)距離大物體掃描、掃描速率高等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛運(yùn)用。但是雙振鏡系統(tǒng)也存在較差的抗噪性、獲取的點(diǎn)云精度不高且易受外界干擾(如振動(dòng))等缺點(diǎn)。這需要在應(yīng)用點(diǎn)云數(shù)據(jù)前對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)處理特別是去噪處理。
　　點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理算法可在兩種模型下

2、進(jìn)行,即點(diǎn)模型和網(wǎng)格模型?；诰W(wǎng)格模型處理靈活方便、精度高的特點(diǎn),本文采用網(wǎng)格模型對(duì)基于雙振鏡平臺(tái)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理分析并著重設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)格模型去噪算法。本文主要包括基于法向的雙邊濾波算法的設(shè)計(jì),基于三角網(wǎng)格邊界和網(wǎng)格面積的離散微分算子設(shè)計(jì)以及去噪算法目標(biāo)表達(dá)式的優(yōu)化和實(shí)現(xiàn)。主要工作有:
　　1.首先簡(jiǎn)單介紹網(wǎng)格模型點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理的簡(jiǎn)單內(nèi)容,包括點(diǎn)云曲面重建、點(diǎn)云去噪和點(diǎn)云數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)。著重介紹了網(wǎng)格模型的點(diǎn)云數(shù)據(jù)去噪算法。本文

3、通過(guò)分析已有的三維網(wǎng)格模型的相關(guān)算法并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn),提出了一種基于網(wǎng)格面片法向量的雙邊濾波去噪算法。該算法能夠獲得較好的去噪聲性能。然而考慮實(shí)際使用情況,設(shè)計(jì)雙邊濾波算法并不適用于遠(yuǎn)距離大物體的稀疏點(diǎn)云的去噪處理。
　　2.為此設(shè)計(jì)一種基于三角網(wǎng)格的離散微分算子用于去噪處理,并將連續(xù)曲線(xiàn)的散度理論運(yùn)用到離散網(wǎng)格邊界,獲得了基于網(wǎng)格外法向量的離散邊界微分算子。由于該種算子不具有抗網(wǎng)格退化性,本文對(duì)此進(jìn)行了優(yōu)化并提出一種基

4、于網(wǎng)格面積的離散微分算子,該種算子具有較好的抗網(wǎng)格退化特性。本文通過(guò)對(duì)該算子進(jìn)行L0范數(shù)最小化限制構(gòu)建最小二乘形式的去噪方程。
　　3.由于目標(biāo)表達(dá)式式包含L0范數(shù)最小化形式,使得目標(biāo)表達(dá)式式成為NP-難問(wèn)題。本文采用一種劈二次因子的方法將目標(biāo)表達(dá)式轉(zhuǎn)換成兩個(gè)可獨(dú)立求解子問(wèn)題。這樣可以采用子問(wèn)題的解析解進(jìn)行迭代優(yōu)化目標(biāo)表達(dá)式。
　　本文提出的基于離散微分算子的去噪算法能有效去除噪聲,該算法對(duì)高分辨率的密集點(diǎn)云和低分辨率的稀疏