第11讲-地面三维激光雷达点云建模

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1、第十一讲地面三维激光雷达点云三维重建主要内容初等曲面重建Nurbs曲面重建格网模型重建地面三维激光点云三维重建初等曲面重建初等曲面初等曲面是可以用初等解析函数完全清楚表达全部形状的曲面，例如平面，球面、圆柱面、圆锥面等。激光扫描点云数据中，特别是在对于例如工厂，船舶，机场等目标进行扫描后的点云，大量存在例如平面，管道，球形标志等初等曲面模型的扫描点云。因而在基于点云散乱点云数据的模型重建过程中，点云的初等解析曲面模型拟合重建就成为了其中非常重要的一部分工作。地面三维激光点云三维重建初等曲面重建初等曲面重建分类点云平面拟合点云球面拟

2、合点云圆柱拟合点云圆锥拟合地面三维激光点云三维重建点云平面拟合空间平面拟合模型一般的空间平面方程为axbyczd0，其中a,b,c,d为平面参数，n(a,b,c)表示平面法向量。其一般表Fxyz(,,)cxcyczc0达式为：1234平面拟合的目标函数方程为：Ax0其中：Tx(,,,)cccc1234xyz1111x2y2z21Axyz1nnn地面三维激光点云三维重建点云平面拟合基于点云区域生长的平面拟合根据输用根据点利用法向根据初始出户到初始RAN量夹点根据平最选的平面SAC角以面拟合

3、模后定模型的提取及K型拟合出的某距离设最佳邻域过初始点相种定阈值平面进行集重心的应子再次进模型初步平面方程参点行增长参数增长数地面三维激光点云三维重建点云平面拟合平面边界点提取以拟合将平根据设如果栅的平面提取栅面点定的栅格存在根据二法向为Z格内对集投格大小点对象值化图轴，种应的极影到对投影则记为像提取子点为点对象该拟后的点1，否边界栅原点建最为边合平集进行则记为格立局部界点面栅格化0坐标系地面三维激光点云三维重建点云平面拟合提取的平面边界点对象点云对象栅格二值化后图像构建的点云平面对象实体地面三维激光点云三维重建点云球面拟合空间球面拟合模型球

4、面方程为：2222，该式为非线(xx)(yy)(zz)R000性化表达，但是通过参数变换后，球面的一般方程22222222xx2yy2zz(xyzR)xyz可变换为：000000上式可以通过下列目标方程来进行线性化求解：AxbTx(,,,)cccc其中：1234222x1y1z11x1y1z1222Ax2y2z21bx2y2z2222xnynzn1xnynzn地面三维激光点云三维重建点云球面拟合基于点云区域生长的空间球面拟合输用根据根

5、据点根据利用出户曲率到初始初始RAN最选以及球面模点集SAC后定K邻型的距求取提取的某域进离设定初始球模相种行初阈值再的球型参应子步增次进行模型数参点长增长数地面三维激光点云三维重建点云圆柱拟合空间圆柱拟合模型222[(xxm)(yyl)][(yyn)(zzm)][(zzl)(xxn)]R0000002211111dsp(,)(p())nap()np(),nakkkkk2~kk222dsp(,)(p2pn,pa,)pn,papn,22圆柱的重新参数化地面三维激光点云三维

6、重建点云圆柱拟合基于点云区域生长的空间圆柱拟合用户选定某种子利用Ransac提取圆柱半点径以及轴心位置根据曲率以及K邻域初始根据中轴，半径以及轴心参数作增长为初始值，利用重新参数化的圆柱模型进行迭代，并利用Ransac利用高斯图特征以及算法求取最佳的圆柱参数RANSAC提取最佳的圆柱中轴初始值根据圆柱中轴，将点集投影到根据最佳参数根据点云获取圆柱底以中轴为Z方向的局部坐标系点以及圆柱高度，绘制圆柱对象点云区域生长圆柱拟合地面三维激光点云三维重建点云圆锥拟合过程同圆柱拟合类似地面三维激光点云三维重建Nurbs曲面重建Nurbs基本定义NURB

7、S是非均匀有理B样条（Non-UniformRationalB-Splines）的缩写。Non-Uniform(非均匀性）：是指一个控制顶点的影响力的范围能够改变。Rational(有理）：是指每个NURBS物体都可以用有理多项式形式表达式来定义。Spline(样条）：是指通过一组给定点集来生成平滑曲线的柔性带。地面三维激光点云三维重建Nurbs曲面重建B样条基函数m是曲线的阶数，(m-1)为B样条曲线的次数，曲线在连接点处具有(m-2)阶连续。1若tttkk1Bk,1(t)0其它ttttkkmB(t)BtBt

8、k,mk,m1k1,m1ttttkm1kkmk1地面三维激光点