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机载激光雷达测量系统及点云数据快速处理技术

皮青山  
【摘要】:利用机载激光雷达测量系统可以直接、高效、全天候的获取高精度地面高程信息,所以机载激光雷达测量正成为一种最有效和最可靠的获取数字高程模型(DEM)的方法。机载激光雷达测量系统是集激光测距技术、惯性导航技术和差分GPS定位技术于一身的高科技空间信息测量系统,在国内外得到飞速的发展,并在许多行业中得到了广泛应用。然而相对于激光测量技术硬件的发展,数据量庞大呈离散分布的激光点云的相关数据处理技术还很滞后。特别是如何高效的对海量机载激光雷达点云数据组织管理和数据滤波分类并进行快速三维可视化渲染,已成为机载激光雷达测量技术中亟待解决的一个问题。 针对上述内容,本文首先对机载激光雷达测量系统中各项集成技术和设备进行研究,分析系统工作原理和激光雷达测量构像模型,并就系统数据处理中坐标系的定义、坐标系之间的转换模型、坐标转换矩阵等内容进行了研究。针对海量激光点云数据的可视化预处理问题,利用OpenGL三维渲染引擎结合Windows内核编程技术,编程实践激光点云数据快速读取和三维可视化渲染,实现激光点云数据的快速平滑三维浏览。引用GIS空间索引技术对海量激光点云数据进行组织管理,方便激光点云数据的快速搜索和三维空间信息的快速提取。对激光点云数据后处理的数据滤波问题,分析了几种高效的数据滤波技术,同时针对滤波计算计算量大的特点,提出并探讨利用CUDA并行运算构架进行数据滤波计算的可行性和数据处理过程。


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