基于地面激光雷达数据的正向与逆向相结合的三维重建

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1、北京建筑工程学院硕士学位论文基于地面激光雷达数据的正向与逆向相结合的三维重建姓名：刘旭东申请学位级别：硕士专业：地图制图学与地理信息工程指导教师：王晏民20100301摘要随着测量技术的日益发展，三维激光扫描仪的使用更加普遍，逆向工程的思想也逐步的渗入测量技术的发展之中。其中通过三维激光扫描仪获取三维点云数据是第一步——测量阶段。经过数据处理后的点云数据还要进行三维模型重建，在这个阶段中，如果要想获得全面的三维模型就要求三维点云必须包含被测实体各个方向上的数据，虽然经过多站点云的配准，整个建筑物的内外表面点云是基本可以

2、获取的，但是建筑物上一些微小的构件由于扫描角度，距离的限制，是不可能进行细致的扫描；还有一些构件，一部分是隐藏在建筑物内部的，在不破坏建筑物表面结构的情况下，这些构件也是不可能获取全面的点云数据。但是这些构件的三维尺寸又是可以通过其他方式(原始的图纸、实体的对称性等)获取的。我们可以通过这些尺寸进行三维模型重建，再将这些三维模型与实际三维点云进行匹配，还原这些模型到他们真实的三维位置中。这种三维模型的重建方法是一种正向工程与逆向工程思想相结合的方法，也是一个在实际工程中一个亟待解决的问题。本文首先通过C#与OpenGL

3、结合的方法实现点云模型与三维模型的三维显示，为后续的二者配准算法实现提供前提条件。在点云模型与三维模型的配准上提出了初步配准与精确配准相结合的方法。初步配准实现点云数据与CAD模型的平移错位和旋转错位，本文主要通过点约束配准实现初步配准，该方法具有方便快捷，精确的效果。精确配准采用基于CAD模型引导生成目标点云的配准方法，然后通过划分空间网格寻找同名点，进行精确配准。最后进行精度评定，来判断数据是否还需要进行下一次迭代运算。从而使二者更为精确地配准到一起。关键字：地面激光雷达、点云、IGES、配准AbstractWit

4、hthedevelopmentofthemodernsurveyingtechnology,the3Dlaserscannerhavebeenusedformorecommonly,TheconceptofReverseengineeringwasgraduallyinfiltratedintothedevelopmentofmeasurementtechniques．Millionsofspatialpointscallbeobtainedbythe3Dlaserscanner．Thepointcloudsdataw

5、hichdealwithdataprocessingevencarryonthethree-dimensionalmodelreconstruction．Inthisprocessing，ifwewantgetacomprehensivethree—dimensionalmodel，3Dpointcloudsmustcontainthemeasureddataonthephysicalinalldirections．Throughmulti—stationregistration，thesurfaceofpointcl

6、oudofthewholebuildinginsideandoutsidecanbeacquiredbasically,butsomeminorbuildingcomponentsduetoSCanangle，distanceconstraints，itisimpossibletoconductdetailedscanning．Thereareanumberofcomponents，somearehiddeninsidebuildings，inbuildingswithoutdestroyingthesurfacest

7、ructure，theseelementsareunlikelytogetacomprehensivepointclouddata．Butthethree-dimensionalsizeofthesecomponentsisthroughothermeans(theoriginaldrawings，physicalsymmetry,etc．)obtained．WeCancarryonthethree—dimensionalmodelreconstructionthroughthesedimensions，andthen

8、matchingthese3Dmodelwiththeactual3Dpointclouds，restorethesemodelstotheirtruethree—dimensionallocation．Thereconstructionofthree—dimensionalmodelofthisapproachshowacomb