激光雷達(dá)點云數(shù)據(jù)的剖面線提取研究.pdf

1、隨著國家對文物保護(hù)領(lǐng)域的重視逐步加大及數(shù)字城市概念的提出，文物古跡與建筑物的測繪工作有了越來越廣泛的應(yīng)用。而建筑文物測繪的重要成果之一就是各種測繪圖件，其中就包括各個方向的剖面圖。在實際工作中，大量文物、古跡、古建筑等實物必須要用檔案記錄的方式進(jìn)行保護(hù)，當(dāng)原始圖紙資料短缺不全甚至沒有的情況下(如古建筑物)，我們需要用測繪的手段獲取完整的細(xì)節(jié)資料，三維激光掃描技術(shù)在此發(fā)揮著重要的作用。目前項目中使用的三維數(shù)據(jù)處理軟件的剖切功能是針對點云數(shù)

2、據(jù)構(gòu)建的三維模型，但由于古建筑等文物古跡結(jié)構(gòu)復(fù)雜、場景規(guī)模宏大等特性，對其進(jìn)行三維重建是極富挑戰(zhàn)性的難題。如果能夠?qū)す饫走_(dá)掃描的大規(guī)模、高密度剖切數(shù)據(jù)直接生成剖面曲線，這會大大處理的速度與數(shù)據(jù)量。因此實現(xiàn)對激光雷達(dá)數(shù)據(jù)的直接剖切提取剖面線是很有意義的。
　　 本文的主要研究內(nèi)容是首先對空間點云數(shù)據(jù)進(jìn)行均勻網(wǎng)格化建立拓?fù)潢P(guān)系，為下一步的平面點云劃分網(wǎng)格打好基礎(chǔ)。接下來確定剖切平面，通過一個對話框人機交互，可以在點云數(shù)據(jù)中的任意位

3、置進(jìn)行不同方向的剖切，剖切出來的數(shù)據(jù)再利用投影法使其各點變?yōu)橥谝粋€平面上的數(shù)據(jù)，其目的是為了更好的反映點云數(shù)據(jù)的剖面特征。對平面點云數(shù)據(jù)重新進(jìn)行網(wǎng)格劃分，形成類似于二值圖像的柵格數(shù)據(jù)，然后對數(shù)據(jù)進(jìn)行“細(xì)化”，使具有一定寬度的柵格點云數(shù)據(jù)簡化為只有一個網(wǎng)格寬度的點云數(shù)據(jù)，提高后續(xù)點云數(shù)據(jù)連線的效率。本文采用了兩種細(xì)化方法，一種是比較簡單的查表法，一種是基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的細(xì)化方法，并對兩種方法進(jìn)行了比較。再對細(xì)化后的柵格點云數(shù)據(jù)通過搜索最近

4、網(wǎng)格的方法進(jìn)行跟蹤，利用網(wǎng)格中離網(wǎng)格中點最近的點作為連線節(jié)點，將節(jié)點元素的坐標(biāo)傳給連線函數(shù)，實現(xiàn)點云數(shù)據(jù)的剖面線提取，并利用道格拉斯法與逐點前進(jìn)法實現(xiàn)了特征點的提取。
　　 實驗系統(tǒng)基于WindowsXP操作系統(tǒng)，在Visual studio 2005環(huán)境下使用C++高級編程語言、OpenGL三維圖形工具包進(jìn)行程序設(shè)計和開發(fā)。并用Leica HDS系列三維激光掃描儀HDS4500和HDS3000掃描得到的數(shù)據(jù)為實驗數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了點