学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示
基于人工标志的激光扫描数据自动拼接技术研究
作 者: 王力
导 师: 李广云
学 校: 解放军信息工程大学
专 业: 大地测量学与测量工程
关键词: 激光扫描技术 多站拼接 回光强度 阈值分割 扫描线聚类 形状检测 标志匹配 稳健公共点坐标转换
分类号: P225.2
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 128次
引 用: 5次
阅 读: 论文下载
内容摘要
拼接是地面三维激光扫描仪数据采集和处理中的关键环节。它决定数据获取时所采取的操作流程,而且影响数据预处理和建模的精度。现有的拼接方法是手动的或是半自动的,拼接效率低下。论文从理论上和实践上进行了深入细致地研究与探讨,提出了一些创造性的理论和方法,并完成了相应的实验论证和实际应用工作。论文的主要工作为:1、介绍激光扫描技术。根据不同的依据对激光扫描仪进行分类,得到六种不同的分类方法;重点介绍了激光扫描仪的工作原理,包括所采用的测距技术、测角技术、扫描技术以及观测值的获取原理;介绍了激光扫描数据处理技术,包括海量数据读取及管理技术、多站拼接技术、滤波与光顺技术、点云简化技术、纹理映射技术以及三维建模技术。2、总结多站点云拼接的发展。根据各种方法的特点将其分为三类,分别阐述了各种方法的基本原理,并总结了各类方法的特点。针对地面三维激光扫描仪的特点,将使用人工标志的辅助法确定为研究的重点。3、研究了回光强度的定义,并采用阈值分割技术实现标志数据的提取;构建一种基于扫描线的聚类方法完成单个标志点云的分割;根据标志的平面性、形状及尺寸等特征进行检测,剔除非标志对象;研究了高精度的标志中心计算方法。和经纬仪交会测量系统的结果进行比较,标志识别算法的精度为1.4mm,优于扫描仪软件的识别精度。4、构建自动的稳健拼接模型。提出基于欧氏变换不变量的自动匹配算法,建立不同测站中同名标志的对应关系;总结了旋转矩阵的不同表示方法,并根据不同的表示方法推导相应的坐标转换模型;通过分析得出用四元数表示旋转矩阵不存在奇异点,且坐标转换时无需线性化和迭代,简便精确;将RANSAC算法的思想引入到坐标转换中,结合四元数提出稳健公共点法。通过处理实测数据得到的转换精度为1.2mm,满足拼接的精度要求。5、编制多站扫描数据的自动拼接软件。设计了拼接软件的功能模块和数据流程,介绍了软件编制与实现中的数据读取、结构设计以及可视化技术;最后,给出了软件处理实测数据的结果及实现拼接后的效果。
|
全文目录
摘要 8-9 Abstract 9-10 第一章 绪论 10-18 1.1 引言 10-11 1.2 地面三维激光扫描仪发展现状 11-15 1.2.1 Riegl 激光扫描仪 11-12 1.2.2 Leica 激光扫描仪 12-13 1.2.3 Trimble 激光扫描仪 13 1.2.4 Optech 激光扫描仪 13-14 1.2.5 Topcon 激光扫描仪 14 1.2.6 Faro 激光扫描仪 14 1.2.7 Metris 三维激光扫描仪 14-15 1.3 研究背景、目的及意义 15-17 1.3.1 研究背景 15-16 1.3.2 目的及意义 16-17 1.4 论文的内容与安排 17-18 第二章 激光扫描原理 18-28 2.1 激光扫描系统的分类 18-19 2.1.1 按维数分类 18 2.1.2 按平台分类 18 2.1.3 按测距原理分类 18-19 2.1.4 按应用范围分类 19 2.1.5 按测程分类 19 2.1.6 按光源分类 19 2.2 激光扫描仪的工作原理 19-25 2.2.1 测距原理 19-22 2.2.2 测角原理 22 2.2.3 扫描原理 22-23 2.2.4 测量值获取原理 23-25 2.3 扫描数据的处理技术 25-27 2.3.1 海量数据读取 25 2.3.2 数据结构 25-26 2.3.3 多站拼接 26 2.3.4 滤波与光顺 26 2.3.5 点云简化 26 2.3.6 纹理映射 26-27 2.3.7 三维建模 27 2.4 小结 27-28 第三章 点云拼接方法 28-34 3.1 拼接的定义 28-29 3.2 多站拼接分类 29-33 3.2.1 直接法 29-30 3.2.2 特征法 30-31 3.2.3 辅助法 31-33 3.3 TLS 对多站拼接的要求 33 3.4 小结 33-34 第四章 人工标志的识别与中心计算 34-51 4.1 人工标志的设计 34-35 4.2 回光强度的定义与改正 35-37 4.2.1 回光强度的定义 35-36 4.2.2 回光强度的改正 36-37 4.3 标志点云的自动提取 37-40 4.3.1 阈值分割 37 4.3.2 SACA 聚类算法 37-40 4.4 形状检测 40-45 4.4.1 平面检测 41-43 4.4.2 圆度检测 43 4.4.3 面积检测 43-45 4.5 中心计算 45-50 4.5.1 回光强度加权平均法 45 4.5.2 边缘最小二乘圆拟合法 45-46 4.5.3 实验及分析 46-50 4.6 小结 50-51 第五章 基于人工标志的自动拼接模型 51-66 5.1 标志自动匹配 52-56 5.1.1 变换及其性质 52-53 5.1.2 夹角法 53-54 5.1.3 距离法 54-55 5.1.4 实验及分析 55-56 5.2 旋转矩阵的表示 56-58 5.3 坐标转换模型 58-61 5.3.1 Bursa-Wlof 模型 58 5.3.2 罗德里格矩阵模型 58-59 5.3.3 SVD 分解模型 59-60 5.3.4 单位四元数模型 60 5.3.5 四种方法的比较 60-61 5.4 稳健公共点法 61-63 5.4.1 RANSAC 算法原理 61 5.4.2 RANSAC 算法中参数的确定 61-62 5.4.3 稳健公共点法的步骤 62-63 5.5 实验及分析 63-65 5.6 小结 65-66 第六章 扫描仪拼接软件设计与开发 66-70 6.1 软件的设计 66 6.2 数据流程 66-68 6.3 软件实现 68-69 6.3.1 数据读取 68 6.3.2 数据结构 68 6.3.3 可视化技术 68-69 6.4 软件处理实验及效果 69 6.5 小结 69-70 第七章 总结与展望 70-72 7.1 论文的主要工作总结 70-71 7.2 论文的创新点总结 71 7.3 下一步工作展望 71-72 参考文献 72-75 作者简历 攻读硕士学位期间完成的主要工作 75-76 致谢 76
|
相似论文
- 基于多光谱柑桔检测方法研究,TP274
- 基于计算机视觉的交通标志识别算法的研究与实现,TP391.41
- 基于X射线成像的管类构件芯孔偏心检测技术研究,TP391.41
- 基于Hough变换的图像形状特征检测,TP391.41
- 基于反射偏振的透明物体形状检测技术研究,O436.3
- 基于反射偏振的光滑物体形状检测,TP391.41
- 投影栅线三维形状测量系统中关键技术的研究与应用,TP391.41
- 三维物体形状的光检测方法的研究,TP274.5
- 基于面结构光投影法的三维物体形状检测与重构系统,TP274.4
- 编码光三维物体形状检测与重构系统的研究,TP391.41
- 基于数学形态学的目标检测,TP391.41
- 二维水果形状检测与分类算法研究,S226.5
- 基于遗传算法的柑橘图像分割,TP391.41
- 人脸表情识别算法研究,TP391.41
- 不良图像检测系统的设计与实现,TP391.41
- 基于计算机视觉的刀具磨损检测技术的研究,TP274
- 基于密度的聚类算法研究,TP311.13
- 基于单目视觉的三维姿态测量方法与系统实现,TP391.41
- 基于综合特征的图像检索方法的研究,TP391.41
- 水下目标的探测与跟踪,TP391.41
中图分类: > 天文学、地球科学 > 测绘学 > 大地测量学 > 电磁波测距和基线测量 > 光电测距
© 2012 www.xueweilunwen.com
|