三维地表点云数据处理研时究-机械设计及理论专业毕业论文.docx

西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下： 西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明 本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下： (1)从三维地表点云数据中的噪声入手，研究了常用的几种过滤方法，分析现有 过滤方法的不足，提出新的过滤算法一一高角过滤法，通过分类识别、综合处理的机 制处理噪声数据，并以实例检验了该算法的过滤效果，证明可用于三维地表点云数据 的过滤预处理。 (2)针对扫描数据缺失的问题，研究了常用的插值(拟合)理论，得出理想的插 值结果来自于恰当的人工干涉(设置各种约束)的结论。基于这个结论，提出以多项 式逼近的方式，插值计算缺失的数据，并设置拟合数据(控制点)应满足的条件和多 项式次数的选择标准。最终生成的插值曲面证明，该方法在数据缺失修补方面具有可 行性。 (3)从用户角度出发，以曲面重构理论为基础，分析不同质量的曲面所消耗的时 间，强调应根据用户需求生成不同质量的曲面，并以尾矿库为例，详细说明了三维激 光扫描技术在三维地表方面广阔的应用前景。 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究所得的成果。 除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的 研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完 全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。 学位论文作者签名：仡正定 日期：刎年5月／?El 万方数据 西南交通大学硕士研究生学位论文 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1页 摘 要 作为一种新兴的测绘技术，三维激光扫描技术以其快速、准确、高效和非接触的 特点，越来越受到各行各业用户的青睐。同时，计算机图形学的蓬勃发展，数字城市、 虚拟现实、逆向工程、数字矿山等新概念不断涌现，为三维激光扫描技术的推广应用 提供了现实需求，使其不断涉及更多行业并应用于各种复杂场合。目前，对于各种各 样的建(构)筑物或工艺品，如雕塑、文物古迹、露天矿山、地下采场、尾矿库等， 其三维空间信息都可由三维激光扫描仪以点云的形式获取。然而，点云数据的处理己 严重滞后于获取，如何高效处理成千上万的三维数据已成为近年的研究热点。 本文从点云数据处理入手，探讨三维地表点云数据处理中的两个问题一一点云过 滤和缺失数据的修补。首先分析了三维数据处理的国内外现状，强调数据处理的重要 意义，并介绍了三维激光扫描的相关理论及其数据特点和处理流程。接着从数据处理 的关键一一过滤展开研究，分析了常用的中值过滤、均值过滤、高斯过滤等方法，总 结其不能有效过滤的一些缺陷在于加权处理噪声数据，因此提出一种改进的过滤算法 一一高角过滤算法，以分类识别处理的机制直接删除噪声点而不做任何加权处理，并 用实例数据证明该算法的过滤效果优于常用过滤方法。其次，分析扫描数据缺失的问 题，研究了常用的Hermite插值、样条插值、B样条插值、Bgzier插值、有理插值和多 项式逼近的理论，强调人工干预的重要性。综合分析了几种插值方法的插值效果，确 定用多项式逼近方式去插值计算缺失的数据，完成修补工作，并提出曲线拟合控制点 的有哪些信誉好的足球投注网站要求和拟合曲线的选择标准，由实例中插值计算出的105个三维数据点生成的 曲面表明了此方法的可行性；最后简要探讨了影响生成曲面的部分因素，提出应根据 用户的需求决定生成曲面的质量，利用某尾矿库的三维数据重建其三维地表模型，阐 述了三维激光扫描技术在地表矿山安全生产中的应用价值。 关键词：三维扫描；数据处理；过滤；插值；三维重建 万方数据 西南交通大学硕士研究生学位论文 西南交通大学硕士研究生学位论文 第¨页 Abstract As a new surveying technology,3D Laser Scanning gain popularity among various kinds of sectors because of quick，accuracy,efficient and non—contact．With the fast develop of Computer Graphics，many new concepts is emerging，such as digital city,virtual reality, reverse engineering，digital mine，and promote application of 3D Laser Scanning technology in more fields．As SO far,there is no difficulty in obtaining 3D data，from huge projects to small sculptures，no matter