三维激光点云的处理及重建技术研究

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1、中文图书分类号：TP391密级：公开UDC：004学校代码：10005工程硕士学位论文M.E.DISSERTATION论文题目：三维激光点云的处理及重建技术研究论文作者：文瑞洁领域：计算机技术指导教师：徐旭东论文提交日期：2016.06UDC：004学校代码：10005中文图书分类号：TP391学号：S201307162密级：公开北京工业大学工程硕士学位论文题目：三维激光点云的处理及重建技术研究英文题目：RESEARCHONPROCESSINGANDRECONSTRUCTIONOF3-DLASERPOINTCLOUD论文作者：文瑞洁学科：计算机技术研究方向：计算机软

2、件技术申请学位：工程硕士指导教师：徐旭东所在单位：计算机学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：文瑞洁日期：2016年6月26日关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的

3、复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：文瑞洁日期：2016年6月26日导师签名：徐旭东日期：2016年6月26日摘要摘要随着计算机技术在相关领域的使用，逆向工程的优势得到进一步凸显。逆向工程主要包括点云数据的采集、点云数据预处理、点云三维重建等方面内容。其中，点云数据的预处理及三维模型重建具有非常重要的基础性地位，以此为课题进行研究对于提高点云数据的处理效率及三维重建效率有非常重要的理论和实际意义。本文针对点云处理中的散乱点云去噪、简化以及三维曲面重建中的关键

4、技术进行重点研究。主要工作如下：(1)点云信息在采集过程中无法规避地会混入一些噪声点，这些点的存在会对后续的三维重建效果产生影响，所以应该先对噪声点进行去除。幅度较大的离群点的存在会对后期的法向与曲率估计产生影响，所以首先应将这类离群点进行去除；接着对点云进行法矢修正，将邻域点限制在法向最相似的区域；最后对噪声点云在法矢修正的基础上进行位置滤波。这样不仅可以保证滤波方向的正确性，同时有利于保持目标物表面的几何特征。(2)海量的空间点云会影响到后期点云处理的效率和复杂度，本文采用了一种组合的点云简化算法，基于点云简化的精度、简度和速度三方面综合考虑的基础上实现海量点云

5、的精简。首先利用包围盒对点云进行均匀划分，然后分别在每个分区内使用点云曲率精简算法。这种方法可以在保证点云模型表面细节特征的前提下实现对大规模点云数据的精简，方便后续的点云处理。(3)使用基于快速增量的三角网格化方法对点云进行三角网格构建。在候选点的选取策略上进行了新的尝试，本文引入了动态球策略将候选点自适应地集中在动态球内，明显缩短了候选点的寻找时间；接下来基于多种约束原则寻找最优点对边界边进行扩展，在约束过程中采用距离计算代替三角函数计算以提高计算效率；最后通过设计独到的最优点评价函数对候选点进行量化，从中选择出最优点，与边界边进行连接，逐步形成三角网格，最终实

6、现了点云的三维重建。论文中通过实验对上述去噪、简化和重建算法进行了验证分析，说明了上述所用算法的可行性与有效性，展现了本研究的实际意义。关键字：点云滤波；简化；包围盒；曲率；快速增量；三维重建-I-AbstractAbstractWiththewideapplicationofcomputertechnologyinrelatedfield，theadvantageofreverseengineeringrevealedgradually.Reverseengineeringmainlyincludesthepointclouddataacquisition，the

7、pre-processingofthepointcloud，three-dimensionalreconstructionandsoon.Thepre-processingandthree-dimensionalreconstructionofthepointcloudhasanimportantfoundationroleinreverseengineering.Researchinthisareahasimportantsignificanceonimprovingtheefficiencyofdataprocessingandreconstruction.