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基于地面激光扫描的建筑物三维模型重建

陈治睿  
【摘要】:基于地面激光扫描的建筑物三维模型重建技术自一出现就引起了人们的广泛关注。随着计算机技术的不断发展和研究的日益深入,三维重建技术日益成熟,利用地面激光扫描仪获取建筑物的点云数据进行模型的三维重建迅速成为逆向工程、数字城市、古建筑文物保护、三维游戏制作等领域的研究热点,具有广泛的应用前景。然而,由于真实场景的高度复杂性,使得重建出真实而准确的建筑物三维模型还存在许多技术难题和挑战。基于地面激光扫描的建筑物三维模型重建技术仍处在快速发展阶段,许多技术问题亟待解决,如在大型建筑物重建方面,由于其特征要素的复杂性以及扫描仪视场的局限性,要想真实完整地恢复出建筑物的外观模型需要解决复杂特征要素的提取以及不可见部分的构建等问题。 本文以江西省教育厅研究生科技创新基金项目为背景,结合大型建筑物三维重建实例对基于地面激光扫描的建筑物三维模型重建技术进行综合性研究与探讨。首先阐述了当前国内外研究现状,介绍了国内外地面激光扫描测量领域的研究成果,其次系统地介绍了地面三维激光扫描测量技术的工作原理及数据获取流程。在点云数据预处理方面,介绍了两种点云数据拼接方法并进行比较,分析了常用的点云滤波和数据压缩方法。重点分析了模型特征提取阶段的网格化简和特征提取技术,针对存在大量重复结构的复杂建筑物模型,提出平面投影线拟合法并以Geomagic Studio软件为平台,实现了特征要素的快速提取,节省了建模时间,明显缩短了建模周期。文章最后用实例展示了建筑物整体修饰及表面纹理映射效果,还原建筑物的真实原貌,实现了空间信息的三维可视化。


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