收藏本站
收藏 | 论文排版

车载LiDAR点云中建筑物的自动识别与立面几何重建

魏征  
【摘要】:激光雷达(Light Detection And Ranging, LiDAR)或激光扫描系统是一种非接触主动式的对地观测系统。LiDAR技术在三维空间信息的实时获取方面产生了重大突破,为高时空分辨率地球空间数据的获取提供了一种全新的技术手段。随着传感器、电子、光学、计算机等技术的发展,以车辆为搭载平台综合利用GPS、IMU、激光扫描仪、CCD相机,在多传感器同步集成与控制的基础上构建的车载LiDAR测量系统,已成为一种快速的空间数据获取手段,广泛运用于基础测绘、城市规划、交通、环保等领域。车载LiDAR系统能够在高速移动状态下获取道路以及道路两侧建筑物、树木等地物的表面数据。一方面而言,它具有数据获取速度快、点云密集、场景目标丰富的特点;另一方面,其获取的数据具有海量特性(激光扫描仪每秒可获取上万个点),且带有噪声并存在遮挡,这给车载LiDAR点云数据的处理方法带来了巨大的挑战。 目前车载LiDAR点云数据处理的主要问题在于:场景复杂、目标丰富,不同目标的自动分类与识别智能化程度低;建筑物面片结构复杂,立面细节特征丰富,造成建筑物立面几何三维重构的自动化程度低。 针对以上问题,本文重点研究了车载LiDAR点云数据中不同目标的快速有效自动分类与识别方法以及具有窗户细节特征的建筑物点云立面几何三维重建方法。具体研究内容如下: 1、介绍了LiDAR技术的发展以及车载LiDAR系统在三维街景环境数据快速获取中的重大作用,针对现有车载LiDAR点云数据处理方面的不足和难点,确定了本文的研究目标。 2、针对当前的车载LiDAR测量系统,详细介绍了其传感器组成与工作原理,并分析了当前国内外知名的商用车载LiDAR系统的组成、传感器搭载模式及相关技术指标。从数据量、数据排列方式、噪声、强度信息、多次回波信息、遮挡情况、点云密度、点云空间分布、扫描方式、场景复杂性、立面结构以及透射与孔洞等方面,详细说明了车载LiDAR点云数据与传统的机载LiDAR点云数据之间的异同。对目前国内外车载LiDAR点云目标的分类与识别、点云建筑物立面的几何重建两方面的相关研究进行了综述,归纳总结了目前车载LiDAR点云数据目标提取方面的不足及其发展趋势。 3、分析了常用的辅助图像在车载LiDAR点云目标分类与识别中应用的不足,提出了一种区别于传统的距离图像、强度图像和CCD图像,且能够反映车载LiDAR点云数据中不同目标几何属性的地理参考点云特征图像生成方法。通过车载LiDAR点云数据生成扫描区域的地理参考点云特征图像,并对生成的图像的参数设置进行了详细分析,讨论了格网采样间隔与权值系数对生成的地理参考点云特征图像的影响。 4、针对车载LiDAR点云目标分类与识别的迫切需求,提出了一种基于地理参考点云特征图像的车载LiDAR点云中建筑物目标的自动识别方法。采用由粗到细的策略,通过对地理参考点云特征图像进行阈值分割、目标轮廓边界提取,实现了原始车载LiDAR散乱点云中地面目标与非地面目标的分离。在点云空间中通过分析目标点云的空间分布特征,采用剖面分析与特征值分析相结合的方法,实现了非地面目标中建筑物目标点云的自动识别。通过实例数据验证了本文提出的建筑物目标自动识别方法,并对其识别准确率以及其与相关算法进行了分析比较。 5、针对车载LiDAR点云数据中提取的建筑物点云,从立面几何位置边界、立面细节几何特征以及面片拓扑结构等三个方面入手,重点介绍了建筑物点云面片分割、立面细节的几何特征与语义描述以及面片之间的拓扑关系,提出了立面几何位置边界的自动提取方法,通过窗户、门洞等细节的几何特征与语义描述自动识别了建筑物点云中的不同几何结构面片,并提出了基于立面栅格图像和立面三角网的矩形窗户特征提取方法,通过构建建筑物面片之间的几何拓扑关系恢复了建筑物面片结构,实现了建筑物点云立面几何重建。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 吴卫东,刘德仿;点云拟合中的特征识别技术研究[J];组合机床与自动化加工技术;2003年12期
2 张学昌,李继光;基于CAD模型引导的复杂曲面与测量点云配准[J];郑州轻工业学院学报(自然科学版);2005年02期
3 谢叻,魏安顺,周印;基于激光测量点云数据的五坐标加工刀轨生成[J];上海交通大学学报;2004年08期
4 周士侃,娄臻亮,刘冰张,文君上;反向工程中的光栅扫描技术[J];工具技术;2004年10期
5 黄国珍,卢章平;面向逆向工程的点云数据精简方法[J];机械设计与研究;2005年03期
6 蔡清华,刘伟军,郑鹏,李文龙,金嘉琦;基于Surfacer的点云数据的预处理研究[J];机械设计与制造;2003年04期
7 梁飞华,邓宇,刘好,邢镇容;UGNX2.0环境下工业产品的逆向工程设计[J];茂名学院学报;2005年01期
8 黄立宏;;反求工程技术在机械制造领域的几何建模应用[J];科技传播;2010年12期
9 于喆,赵敏;Imageware 优秀的逆向工程软件[J];计算机辅助设计与制造;2000年09期
10 隋连升,蒋庄德;栅格型点云数据的自由曲面建模技术研究[J];计算机辅助设计与图形学学报;2003年10期
11 周绿,林亨,钟约先,袁朝龙;曲面重构中测量点云精简方法的研究[J];中国制造业信息化;2004年05期
12 王亚平,郭敏;非接触式激光测量点云数据预处理[J];现代机械;2005年03期
13 张永库;訾玲玲;;基于Surfels表示的点模型的布尔运算[J];辽宁工程技术大学学报;2007年06期
14 周翔;CYRAX——激光扫描的三维时代[J];电子质量;2001年09期
15 刘常青,彭翔,张宗华,胡小唐;基于逆反工程(RE)多数据点云的处理[J];工程图学学报;2002年04期
16 黄宇婷;点云模型的法矢和曲率的精确计算方法[J];机械设计与制造;2005年06期
17 刘云峰,柯映林;反求工程中的混合切片技术[J];计算机辅助设计与图形学学报;2003年06期
18 任玉波;孙惠学;;轿车门外板自由曲面的反求[J];机械设计与制造;2005年12期
19 程新平 ,李力,张科;逆向工程技术在水泵叶轮测量和加工中的应用[J];CAD/CAM与制造业信息化;2004年12期
20 蒋刚;;基于SVM和空间投影的点云空洞修补方法[J];计算机工程;2009年22期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张舒;谢艾伶;白志辉;王响雷;;三维激光扫描点云粗差剔除方法研究[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
2 李凯;张爱武;;基于激光点云的粮仓储粮数量测量方法[A];第二届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2010年
3 江倩殷;刘忠途;李熙莹;;一种有效的点云精简算法[A];第十五届全国图象图形学学术会议论文集[C];2010年
4 李文涛;韦群;杨海龙;;基于图像的点云生成和预处理[A];2011年全国通信安全学术会议论文集[C];2011年
5 陈伟;曹春香;张颢;徐敏;何祺胜;高孟绪;赵坚;郑盛;田蓉;;基于地基LiDAR的毛乌素沙地灌木高度提取[A];遥感定量反演算法研讨会摘要集[C];2010年
6 吴永华;胡以华;顾有林;王恩宏;;激光点云分类算法的探讨与展望[A];第九届全国光电技术学术交流会论文集(上册)[C];2010年
7 朱晓强;李琳;余烨;刘晓平;;基于LiDAR点云的城市地面提取[A];全国第20届计算机技术与应用学术会议(CACIS·2009)暨全国第1届安全关键技术与应用学术会议论文集(下册)[C];2009年
8 赵福生;胡静波;;基于距离-梯度的LIDAR点云简化算法研究[A];中国测绘学会2010年学术年会论文集[C];2010年
9 牛雪娟;刘景泰;孙雷;;基于小波变换的栅格点云多分辨率分析[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
10 陈红全;;用隐式无网格算法求解层流N-S方程[A];计算流体力学研究进展——第十二届全国计算流体力学会议论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 金龙存;3D点云复杂曲面重构关键算法研究[D];上海大学;2012年
2 李扬彦;基于点云的三维重建与形变事件分析[D];中国科学院深圳先进技术研究院;2013年
3 孟凡文;面向光栅投影的点云预处理与曲面重构技术研究[D];南昌大学;2010年
4 喻亮;基于车载激光扫描数据的地物分类和快速建模技术研究[D];武汉大学;2011年
5 李宝;三维点云的鲁棒处理技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
6 周星;含动边界复杂非定常流动的无网格算法研究[D];南京理工大学;2012年
7 刘峰;基于机载LiDAR数据林木识别与重建[D];中南大学;2012年
8 董保根;机载LiDAR点云与遥感影像融合的地物分类技术研究[D];解放军信息工程大学;2013年
9 左志权;顾及点云类别属性与地形结构特征的机载LiDAR数据滤波方法[D];武汉大学;2011年
10 李峰;机载LiDAR点云的滤波分类研究[D];中国矿业大学(北京);2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李兰兰;基于近邻传播聚类的点云简化研究[D];浙江工业大学;2010年
2 熊辉;大型复杂模具的点云预处理技术研究[D];南昌大学;2013年
3 王二柱;基于点云的三维重建系统研究与实现[D];哈尔滨工业大学;2011年
4 郭扬;基于三维激光测量系统的点云拼接理论与试验研究[D];上海交通大学;2012年
5 马国庆;点云曲线曲面的微分信息估计及其应用[D];中国科学技术大学;2010年
6 李青蒙;激光扫描点云处理技术研究[D];大连海事大学;2013年
7 徐立;基于智能优化的点云重构问题研究[D];济南大学;2013年
8 滕志远;大数据量机载激光点云快速浏览技术研究[D];首都师范大学;2011年
9 叶迎松;基于主动轮廓模型的点云分割技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 吴胜浩;车载激光点云的颜色信息获取与融合处理[D];首都师范大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 商报记者 张绪旺;盘点云计算:概念众多 能力存疑[N];北京商报;2011年
2 本报记者 杨静;私企的天空有点云[N];山西经济日报;2001年
3 VAR记者 张林才 郭宏远 彭敏;点云成金[N];电脑商报;2011年
4 董占锁 蔡贵农;晚霞映红一片天[N];山西日报;2004年
5 本报记者 罗安宇 王丹丹;重点云岩区南明区金阳新区[N];贵阳日报;2007年
6 记者  张亮;微软推出图片虚拟新软件[N];科技日报;2006年
7 秦始皇兵马俑博物馆 赵昆;三维数字建模技术在考古遗址中的应用及前景展望[N];中国文物报;2006年
8 吴江南;超越,乘着科技的春风[N];检察日报;2003年
9 北京建筑工程学院 吴志群 云冈石窟研究院 宁波;三维激光扫描技术在古建保护修复中的应用[N];中国文物报;2009年
10 记者 张芹 通讯员 宋斌华 董杰;市领导到联系点调研指导工作[N];连云港日报;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978