LiDAR數(shù)據處理與林木參數(shù)提取系統(tǒng)設計.pdf

1、地面三維激光掃描儀在獲取林木點云數(shù)據幾何參數(shù)信息上具有簡單方便、高精度、高時效性等特點，這使得針對林木激光點云數(shù)據的研究和應用備受關注。但目前針對激光點云數(shù)據的集可視化和處理算法于一體的成熟系統(tǒng)軟件較少，尤其缺乏林木點云數(shù)據處理與分析系統(tǒng)。鑒于這一現(xiàn)狀，本文在深入研究與分析.NET開發(fā)平臺和DirectX（Direct eXtension，簡稱DX或DirectX）11.0三維可視化引擎基礎上，圍繞LiDAR（Light Detecti

2、on and Ranging，激光雷達）點云數(shù)據配準和數(shù)據處理系統(tǒng)框架構建以及功能設計，探討和實現(xiàn)了點云數(shù)據配準的傳統(tǒng)和改進算法，最后通過對三維可視化交互操作、數(shù)據處理與林木參數(shù)提取算法以及基本功能的集成，完成了針對樹木的點云數(shù)據處理和參數(shù)提取系統(tǒng)的設計和開發(fā)。論文的主要成果和結論為：
　　（1）改進了基于KD（K-Dimensional）樹的ICP（Iterative Closest Point，迭代就近點）算法，實現(xiàn)了對林木點

3、云數(shù)據的快速精確配準。通過對基于奇異值分解的粗配準方法和基于標靶中心精確定位的配準方法的討論和實驗，結果表明這兩種方法分別在配準精度和應用范圍上存在一定的不足；而后提出了一種改進型基于KD樹的ICP算法并進行單木激光點云數(shù)據精配準實驗，結果表明與傳統(tǒng)ICP算法相比，改進后算法提高了配準精度、縮短了配準時間。
　　（2）在分析點云數(shù)據三維可視化和交互操作理論的基礎上，以.NET為開發(fā)平臺，以DirectX11.0為三維可視化引擎，在

4、Visual Studio2010開發(fā)環(huán)境下選擇 C＃語言進行系統(tǒng)功能模塊的設計和開發(fā)。主要功能有文件選項、攝像機設置、視圖和投影變換、點查詢和多點選擇、格式轉換、旋轉中心設置、點云著色和對應的柱狀圖和餅狀圖統(tǒng)計分析、包圍球顯示、點高亮顯示等基本功能以及點云數(shù)據配準和林木參數(shù)提取。
　　（3）在系統(tǒng)開發(fā)的基礎上，利用實驗數(shù)據對系統(tǒng)應用分步驟進行展示，運行結果表明系統(tǒng)在處理點云數(shù)據時有良好的交互性，基本三維交互功能能夠很好的呈現(xiàn)。此