30573.基于三維激光掃描的管狀對象自動擬合

1、北京建筑工程學院碩士學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經注明引用的內容外，本論文不含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。學位論文作者簽字：日期：≯，／年；月iz日北京建筑工程學院碩士學位論文使用授權書本人哩意將所蕁鼉士等位論冬《彥痧步沛殤均打揚弘寶

2、釵文寸孚泐古硌。7?！分鳈嘀械臄?shù)字化制品復锎權、信息網絡傳播權和匯編權授權北京建筑工程學院研究生處行使。上述授權的范圍包括：北京建筑工程學院自己使用或委托他人使用。本人保證為該論文作者，依法享有著作權，并愿承擔因著作權問題引起的責任。北京建筑工程學院須依照我國著作權法的有關規(guī)定，充分尊重本人享有的著作論文作者(簽章)：∥／汐≯，，年≥月，∥日作者聯(lián)系方式：地址：電話：手機：郵編：傳真：電子信箱：■■■■■r▲■，摘要隨著三維激光掃描技

3、術的發(fā)展與應用，為存在有量測困難、安全隱患、輻射危險等情況的復雜工業(yè)化空間設施環(huán)境的數(shù)字化模型構建帶來了十分便利的條件。通過該技術的非接觸式量測，可以獲得大規(guī)模的高精度的場景空間幾何點云數(shù)據?；谶@些數(shù)據我們可以用來完成工廠數(shù)字化、管路的碰撞檢測、安全性分析、虛擬驗證以及變形監(jiān)測等等技術性任務。管狀對象實體是工業(yè)化場景模型中最重要的組成部分，如何能從這些大規(guī)模的、散亂的、復雜的場景點云數(shù)據中自動擬合出管狀對象模型來，已是一個亟待解決的研

4、究課題。目前，由于對其研究與應用還不夠深入，同時市場上的商業(yè)建模軟件還有待于完善，因此，對管狀對象實體自動擬合技術進行更深入的研究不但是十分有必要的，而且對于復雜工業(yè)化場景的數(shù)字化建模也具有極其重要的意義。針對管狀對象的自動擬合問題，本文首先在對三維激光掃描技術發(fā)展及應用現(xiàn)狀概述和分析的同時，也對管狀對象的擬合技術進行了全面的總結和研究。然后根據管狀對象實體的幾何特征，提出了將管狀對象數(shù)據分割成多個柱狀基元數(shù)據，并將這些基元數(shù)據自動擬合

5、出三維實體模型的新思路。亦即，先對管狀對象測量數(shù)據進行基于曲率信息等特征的點云初次分割和基于截面信息特征的過渡特征數(shù)據的二次區(qū)域分割，并將分割后的柱狀基元數(shù)據存儲于給定的點云數(shù)組里：然后利用高斯映射法和點面投影原理對數(shù)組里的柱狀基元數(shù)據進行初始參量的提取，并將提取的初始值代入到非線性最小二乘算法中進行多次迭代，得出高精度的柱狀基元幾何參數(shù)值，最后利用自主開發(fā)的實驗性系統(tǒng)進行技術驗證和擬合模型顯示。該實驗系統(tǒng)是基于WindowsXP操作系

6、統(tǒng)，并結合VisualC撐2005開發(fā)環(huán)境和OpenGL三維軟件圖形庫進行開發(fā)設計的。其實驗數(shù)據源是由三維激光掃描儀LeicaHDSScanStation2和LeicaHDS6000采集的北京市朝陽區(qū)“798藝術工廠“的點云數(shù)據。通過對不同格式的三維點云數(shù)據顯示，實現(xiàn)了數(shù)據的旋轉、平移、縮放等一些基本功能操作，對管狀對象測量數(shù)據的分割和擬合模型顯示都有較好的驗證效果，同時也證明了算法的可行性和實驗系統(tǒng)的參考實用性。關鍵詞：三維激光掃描技