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基于激光扫描测距技术地貌可视化研究

陈风龙  
【摘要】:三维激光扫描可视化技术,是以三维激光雷达对目标进行采集的数据为基础,经过预处理、曲面重建等过程实现目标物体在计算机内重现的技术。这项技术正随着激光雷达技术飞速发展,并在军用车辆、飞机等实际应用中得到世界各国的重视和认可。对点云重构的研究著作有很多,但在基于单线激光雷达采集的大范围稀疏点云重构上有所欠缺。本文在对所研制的单线激光雷达结构分析的基础上以采集的地貌稀疏点云做为实验数据对散乱点云的预处理和可视化技术进行讨论。本文针对激光雷达点云仿真方面,分析了研制的单线扫描脉冲激光雷达的采集原理和结构,建立雷达模型并搭建单线脉冲激光雷达的三维扫描平台,提出并完善了单线激光雷达三维扫描方式下的点云仿真方法,经试验成功得到任意模型的理想化的三维点云实验数据。针对数据预处理和可视化方面,对于采集的地貌数据中地面随机噪声振幅过大影响建模效果的问题,采用分离地面单独处理的思想,实现即平整地面数据又不影响目标物体的处理方法。分离树的点云过程中找到基于检测点云法向量并查询统计范围内地面点数量的识别方法。对于单行离群特征点识别和可视化过程中不显示或重构错误的问题,提出特征提取与临近点统计的方法找出单行特征点,并在单行特征点的临近范围补充随机点方式实现重构显示单行特征的目的。重构过程中不同目标之间直接曲面拟合会相互影响的问题,采用分块进行插值后限制拟合参数的曲面拟合思想,解决了整体插值中产生的相互影响的问题并成功分离地面目标与地面。最后对整个地貌可视化系统进行整合,制作出包含地貌可视化和点云仿真功能的系统,在系统中采用C#调用MATLAB三维点云图的方式实现系统软件的三维可化,经试验证明可以稳定运行。


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