基于激光掃描數(shù)據(jù)的三維場(chǎng)景重建技術(shù)的研究.pdf

1、利用激光掃描獲取到的深度數(shù)據(jù)進(jìn)行場(chǎng)景的三維重建在數(shù)字考古、數(shù)字娛樂等許多領(lǐng)域都具有廣闊的應(yīng)用前景。近年來隨著激光掃描儀成本的降低和激光掃描技術(shù)的發(fā)展，基于激光掃描數(shù)據(jù)的三維場(chǎng)景重建技術(shù)吸引了越來越多人的研究興趣。然而，由于真實(shí)場(chǎng)景的高度復(fù)雜性，因此在三維場(chǎng)景重建領(lǐng)域還存在著許多的問題和挑戰(zhàn)。本文結(jié)合與大連精拓公司合作的三維場(chǎng)景重建系統(tǒng)，除設(shè)計(jì)了一種車載式三維數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)外，重點(diǎn)對(duì)三維重建系統(tǒng)的相對(duì)定位和全局定位技術(shù)以及表面模型的生成技術(shù)

2、進(jìn)行了研究。 在三維場(chǎng)景重建系統(tǒng)的相對(duì)定位技術(shù)方面，總結(jié)和比較了目前存在的多種移動(dòng)系統(tǒng)相對(duì)定位方法，重點(diǎn)分析了基于掃描匹配的相對(duì)定位算法ICP(IterativeClosestPoint)。并通過在點(diǎn)集篩選和位置變化的估算方法兩方面的改進(jìn)，得到了一種基于ICP算法的高效掃描匹配算法。該算法在保證定位精度的前提下，在一定程度上減少了計(jì)算時(shí)間，尤其適用于具有大量采樣點(diǎn)的移動(dòng)系統(tǒng)相對(duì)定位。 在三維場(chǎng)景重建系統(tǒng)的全局定位技術(shù)方面

3、，深入分析了基于預(yù)知地圖的全局定位技術(shù)和基于GPS的全局定位技術(shù)。重點(diǎn)討論了基于預(yù)知地圖信息的全局定位方法中的蒙特卡羅(MCL)定位算法。將傳統(tǒng)的二維MCL定位算法擴(kuò)展到三維，得到了三維的MCL定位算法，用以確定三維場(chǎng)景重建系統(tǒng)的空間位置。此外，為解決大規(guī)模場(chǎng)景的全局定位問題，結(jié)合掃描匹配與差分GPS技術(shù)給出了一種大規(guī)模場(chǎng)景中的三維場(chǎng)景重建系統(tǒng)全局定位解決方案。 在場(chǎng)景建筑物表面模型重建方面，詳細(xì)研究了表面模型重建各步驟的關(guān)鍵技