基于路面点云的不规则三角网格建模算法研究

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1、国内图书分类号：TP311.5学校代码：10213国际图书分类号：681密级：公开工学硕士学位论文基于路面点云的不规则三角网格建模算法研究硕士研究生：刘洋导师：唐好选副教授申请学位：工学硕士学科：软件工程所在单位：计算机科学与技术学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP311.5U.D.C:681DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONTINGENERATIONALGORITHMBASEDONPAVEMENTPO

2、INTCLOUDCandidate：LiuYangSupervisor：Assoc.Prof.TangHaoxuanAcademicDegreeAppliedfor：MastorofEngineeringSpeciality：SoftwareEngineeringAffiliation：SchoolofComputorScienceandTechnologyDateofDefence：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要如今道

3、路的检测维护主要依靠人工去完成，人工检测的方法效率低，同时受环境天气等因素影响。激光扫描技术是近年来快速发展的技术之一，能够快速精确地获取物体的空间坐标信息。同时三维建模相关算法的研究使得建立路面的三维模型成为可能。本文在这个背景下针对路面三维建模技术对相关算法进行研究并建立一个路面三维建模系统。本文使用激光扫描仪和灰度相机获取路面的点云信息和路面图像。将获取的数据传入计算机，进过一系列算法处理后得到路面的三维模型。首先研究了点云数据的预处理，包括点云数据修补算法和点云简化算法。点云数据修补是根据路面情况来对缺失的点云数据进行合

4、理赋值，结合路面情况对于缺失部分的面积采取两种不同的修补方式，按照裂痕进行修补和按照平坦路面进行修补，对于大部分的路面点云缺失，该算法能够正确修补缺失的点云数据。对于点云简化，参考了角度-弦高算法，采用了基于斜率差的点云简化算法，在保留路面点云数据中特征点的前提下，能够简化掉点云数据中90%左右的冗余点。为了能够得到更加真实的路面三维模型，使用了不规则网格算法，使用Delaunay三角网分治算法处理点云数据生成三维模型，为了提高三维模型的生成效率，使用并行计算提高了Delaunay三角网分治算法的效率。这种并行Delaunay三

5、角网分治算法能够在较短的时间正确建立路面三维模型。为了快速定位路面特征，本文分别使用根据路面平均高度和三角形法向量的方法来识别和定位路面特征。这两种算法均可以正确识别路面特征以及定位路面特征的位置。最后本文在上述理论研究的基础上建立一套路面三维建模系统，包括在线检测系统和离线漫游系统。系统使用了C++实现各个模块功能。在实现系统的过程中使用了OpenGL、多线程、XML文件解析等技术。实验表明，建立的在线检测系统能够实时采集路面信息，识别路面特征，并快速建立路面的三维模型供用户观察。离线漫游系统能够根据用户设置生成三维模型，并根

6、据用户需要漫游整个路面模型从而完成对路面的检测工作。关键字：三维建模；Delaunay三角网生成算法；分治算法；并行计算-I-AbstractAbstractDetectionofroadmaintenanceisnowmainlyrelyonmanualtocomplete,Themethodofmanualtestingisinefficient,Atthesametimesubjecttoweatherandotherenvironmentalfactors.Laserscanningtechnologyisoneofth

7、erapiddevelopmentoftechnologyinrecentyears,Itcanquicklyandaccuratelyobtaininformationonthespatialcoordinatesoftheobject.Atthesametimethree-dimensionalmodelingstudiesrelatedalgorithmsmakestheestablishmentofathree-dimensionalmodeloftheroadbecomespossible.Thisarticleisi

8、nthiscontextofresearchrelatedalgorithmsforthree-dimensionalsurfacemodelingtechnologyandtheestablishmentofathree-dimensionalsurfacem