基于机载激光雷达数据的三维建筑模型重建方法研究

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1、密级：中国科学院大学UniVe重．sityOfChineseAeadenlyOfSeiences硕士学位论文二零_三年五月一苓_=牛血月基于机载激光雷达数据的三维建筑模型重建方法研究舢删咖咖Ⅲ删咖舢㈣删Y2382117星童璺金垒!=￡塾Q坠圣坠娶望i!堂坠2垒鱼Q堕￡!B￡￡Q壁曼童!=坚￡堕Q坠鱼Q磐AirborneLiDARDataByⅪa0Y0ngADissenationSubmittedtoTheUniversi锣ofChineseAcademyofSciencesInpartialful蜀Ⅱlmentoftherequireme

2、ntForthedegreeofMasterofScienceInstituteofRemoteSensingandDigitalEarth，ChineseACadeInV0tSClenCeS^●●●一●May20132学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。作者签名：商勇日期：20f弓年g月5日学位论文使

3、用授权说明本人完全了解培养单位关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：按照培养单位要求提交学位论文的印刷本和电子版；培养单位有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；培养单位可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的的前提下，培养单位可以公布论文的部分或全部内容。(保密论文在解密后遵守此规定)作者签名：角诱导师签名：沙日期：h、卢厶月母致谢本论文的研究工作得到了中科院百人计划专项(09ZZ06101B)和国家自然科学基金面上项目“基于构造实体几何模型整合机载激光雷达与航空影像重建建筑物三维模型的研

4、究”(41171267)的支持；文中所用的机载LiDAR点云数据由德国摄影测量学会提供，从ISPRSW6rking@oup(WG)IIW官方网站获取。谨以此衷心感谢上述课题的支持和数据提供者的帮助。作者：肖勇2013年5月摘要三维建筑模型是数字城市模型的重要组成部分，在城市规划、环境监测、城市变化检测等方面有着重要的应用。机载激光雷达(LightDetectionAndRanging，LiDAR)系统可以快速获取地表三维信息，己成为高精度建筑三维模型重建的主要数据源。本论文研究仅利用机载LiDAR数据获取三维建筑模型的完整流程，从建筑点云

5、提取、建筑屋顶分割和建筑模型重建三个方面，探讨和研究自动构建高精度三维建筑模型的理论和技术，具体内容如下：(1)在回顾建筑点云提取的理论和方法的基础上，本文采用了基于区域生长方法提取建筑点云，利用地物之间的可区分性特征逐步剔除非建筑点云，如使用法向量移除墙面点，采用多回波特征移除部分植被点，使用平滑和面积特征检测地面点，实现从城区复杂场景提取建筑点云。(2)在建筑屋顶分割方面，分析了当前屋顶分割算法，提出了基于高斯混合模型的屋顶分割算法和基于区域生长的屋顶分割方法，以有效分割屋顶面片。(3)提出基于拓扑推断的模型生成方法。基于建筑构造特点

6、并利用屋顶之间的相邻性，获取屋顶之间的最佳交线，然后采用屋顶平面之间的拓扑图确定屋顶之间的交点。(4)使用随机采样一致性算法(黜悄domSAmpleConsensus，RANSAC)的边界规则化算法提取建筑边界，并结合屋顶交线和交点生成三维建筑模型。实验表明，本文提出的方法能够从机载LiDAR点云中获取高精度的三维建筑模型，为基于机载LiDAR数据的大范围三维建模提供理论和技术支持。成关键词：机载mAR；三维建筑模型；建筑提取；建筑屋顶分割；模型生基于机载激光雷达数据的三维建筑模型重建方法研究ABSTRACTAsam旬0rcomponen

7、tofdi百talci够model，threedimensioIlal(3D)buildingmodelhasawider舭geofapplications，such嬲u1．banplannil塔，enVirolllllentalmonito血gandchangedetection．Ai】rbomeLkhtDetectionAndRanging(LiDAR)syst锄，whichisabletoobtain3Dcoordillatesofmegroundsu如ce，hasbecomeam旬ordatasourceforbj曲accurac

8、y3DbuildingmodeliI培recollstrIlction．Toacquire3Dbuildingmodelonly肋mairbomeLiDARdata，t11isp印crexpl