點(diǎn)云數(shù)據(jù)的壓縮算法研究——以數(shù)字地質(zhì)博物館為例

1、中圖分類號——U D C ．．．．．，．．．．．。．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．——學(xué)校代碼! Q 三三三密級 公玨碩士學(xué)位論文點(diǎn)云數(shù)據(jù)的壓縮算法研究——以數(shù)字地質(zhì)博物館為例R e s e a r c h o n C o m p r e s s i o n A l g o r i t h mo f P o i n t C l o u dD a t a - T a k i n g D i g i t a lG e o l

2、o g i c a lM u s e u m a sa n E x a m p l e作者姓名：學(xué)科專業(yè)：研究方向：學(xué)院( 系、所) ：指導(dǎo)教師：楊璐璨地理學(xué)地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院吳塹虹論文答辯日期- 吖 答辯委員會主席遜夕中 南大學(xué)2 0 1 4 年5 月中南大學(xué)碩士學(xué)位論文 摘要點(diǎn)云數(shù)據(jù)的壓縮算法研究——以數(shù)字地質(zhì)博物館為例摘要：隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的更新和發(fā)展，數(shù)字博物館作為信息化社會的產(chǎn)物，從新的角度對文

3、化遺產(chǎn)和自然遺產(chǎn)進(jìn)行管理和利用。數(shù)字地質(zhì)博物館可實(shí)現(xiàn)大量且珍貴的地質(zhì)標(biāo)本和資源管理，網(wǎng)絡(luò)共享更提高了地質(zhì)資源的利用率。三維掃描技術(shù)和三維點(diǎn)云處理技術(shù)是實(shí)現(xiàn)數(shù)字地質(zhì)博物館中的關(guān)鍵技術(shù)，是用戶是否能通過網(wǎng)絡(luò)快速獲得博物館展品精確展示結(jié)果的先決條件。如何有效并精確地對點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮是讓用戶快速獲得展示結(jié)果的技術(shù)途徑之一，而建立與實(shí)際展品誤差盡可能小的三維模型則是實(shí)現(xiàn)展品精確展示同時(shí)約束數(shù)據(jù)量的重要出發(fā)點(diǎn)。而這兩方面也是諸多其它領(lǐng)域面臨的重要

4、問題。本文針對博物館中的展品三維建模過程和點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行了研究，重點(diǎn)開展了點(diǎn)云數(shù)據(jù)的精簡算法研究，并使用C 撐語言實(shí)現(xiàn)了隨機(jī)采樣法、最短距離采樣法、包圍盒重心采樣法及法矢量夾角采樣法四種數(shù)據(jù)采樣；使用上述四種方法對點(diǎn)云進(jìn)行了壓縮試驗(yàn)，利用壓縮后點(diǎn)云建立了三維模型；從表面積變形、體積變形和標(biāo)準(zhǔn)偏差三個(gè)角度對這四種算法進(jìn)行了壓縮質(zhì)量評估；利用評估結(jié)果和點(diǎn)云曲率特性提出了曲率．法矢量采樣法。本文的主要工作與貢獻(xiàn)如下：1 ．對點(diǎn)云的幾何特

5、征計(jì)算進(jìn)行了研究，包括點(diǎn)云的法矢量估算和方向調(diào)整以及在法矢量基礎(chǔ)上的點(diǎn)云平均曲率和高斯曲率的估算方法；研究了點(diǎn)云的空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)計(jì)算，使用空間包圍盒劃分法對點(diǎn)云空間進(jìn)行了分割，在此基礎(chǔ)上利用包圍盒擴(kuò)展思想實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)云的K ．鄰域搜索，為后續(xù)的點(diǎn)云精簡做好基礎(chǔ)準(zhǔn)備工作。2 ．研究并實(shí)現(xiàn)了隨機(jī)采樣法、最短距離采樣法、包圍盒重心采樣法和法矢量夾角采樣法，并使用維納斯點(diǎn)云( 點(diǎn)云表面起伏較平緩)和羅納爾迪尼奧玩偶點(diǎn)云( 點(diǎn)云表面起伏較劇烈) 兩個(gè)三