南京地铁安全保护区结构设施普查三维激光扫描开题报告

 2021-10-28 08:10

1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)

一、 立论三维激光扫描技术是一门新兴的测绘技术,能快速获得原始的测绘数据,并完整高精度地重建实体 。

具有非接触、精度高、速度快等特点,能大幅节约时间与成本,有效解决数字化信息采集的难题。

这些优势使其在虚拟现实、数字城市、三维传真、文物保护、工业生产等领域有广泛的应用,是目前国内外测绘领域研究关注的热点之一。

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

研究项目及内容本研究将运用三维激光扫描技术对南京市地铁安全保护区进行普查。

以地铁隧道为研究对象,应用地面三维激光扫描技术采集了部分隧道三维点云数据,采用基于几何特征点与 icp 算法相结合的点云数据配准方法对多视点云数据进行配准. 配准数据经去噪、精简后,基于 nuRbs 曲面理论方法建立了扫描隧道点云数据的三维模型.对南京市地铁安全保护区进行普查。

1 点云数据处理基础1. 1 点云配准多视点云配准是点云数据处理的关键技术之一,多视点云配准是把各个局部坐标系通过坐标变换统一到一个坐标系中,从而把多个测站不同角度扫描的数据合成完整的三维物体. 常用的点云配准方法有基于几何特征的拼接方法和基于点几何信息的 icp 算法.基于几何特征的拼接方法是工程测量常用方法. 该方法先在扫描场景周围布置一定数量的标靶点,确保相邻站点数据中同名标靶点数量达到三个以上,应用相邻测站同名标靶点对相邻测站的点云数据进行相应的空间变换和空间匹配. 基于几何特征的配准方法与 icp 算法各有特点. 基于几何特征的配准方法操作简单、方便理解,不需要配准变换参数的初始值;但其在特征的提取及组织上需要花费大量的时间,特别是当研究对象表面复杂,提取工作困难时,完成拼接工作就具有很大难度. icp 算法精度较高,扫描过程中勿需反射体(标靶);但其迭代过程比较耗时,尤其是初值选择不当的话收敛速度会很慢,甚至出现发散的现象.1. 2 点云去噪由于外界环境因素的影响,地基三维激光扫描仪获取物体表面的采样点数据时,不可避免地会存在噪声点点云去噪的目的是最大限度的消除后三项的影响,保留被测目标的理想点云数值.1. 3 点云精简点云精简,又称点云特征提取,是以较少数量的特征点来逼近原始点云模型的过程. 密集的点云数据一方面会导致计算机运行效率的低下,消耗大量的时间,另一方面还会影响重构曲面的光顺性.常用的点云精简方法有包围盒法、随机采样法、曲率采样法、三维网格法 4 种.2 点云数据的三维建模点云数据的曲面重构是点云数据三维模型构建中最关键、最复杂的一个环节,它是利用实体点云数据的几何拓扑信息,通过拟合一系列的离散点,构建一个逼近实体原始形状的近似模型,采用nuRbs(non-uniform rational b-spline) 方法对点云数据进行曲面重构,该算法具有稳定性好、运算速度较快,既能够表示规则曲面,也能表示自由曲线、曲面的特点。

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