基于激光雷达三维点云数据曲面重构技术的研究

三维雷达扫描技术是一种集成多种高新技术的新型测绘扫描技术。它采用非接触式的测量方式,能够在较短时间内获取空间物体的海量三维点云数据,而获取的点云数据经过一些后续数据处理后便可以实现物体的曲面重构。该建模方法构建的三维曲面模型具有速度快,精度高,真实感强,不受表面复杂度影响等特点。三维雷达扫描及相关数据重构技术近十几年来发展迅速,在很多领域已经投入工程应用。 本文以雷达扫描的三维点云数据为研究对象,对曲面重构过程中的关键技术进行了较为深入的研究,在原有三角剖分的基础上提出了一种改进的三角网格重构方法。针对曲面重构过程的若干关键问题,本文进行的主要研究工作如下： 1)点云数据的预处理技术。本文对点云数据去噪、数据平滑及三维空间变换等技术进行了深入分析,针对不同类型的点云数据研究和实现了所应采取的具体的预处理方法,并深入分析了点云数据预处理所应遵循的一般原则。 2)三角网格模型的构建。本文对点云数据的三角网格化方法进行了深入的研究,通过对国内外点云三角网格剖分算法的分析比较,并结合平面和空间三角剖分算法的优点,提出了一种改进的三角剖分算法,该算法可以有效地提高构网速度并改善构网效果。 3)网格模型的后处理。在三角网格模型的基础上,对网格进行优化,并给出了参数化物体曲面的方法对网格模型进行纹理映射。使用该方法渲染的三维模型纹理图案十分清晰,具有较强的真实感,效果比较理想。 在上述理论的基础上,本文利用VS2010,结合OPENGL和matlab开发了一个三维激光雷达扫描点云数据处理的实验原型系统。并利用地面三维雷达扫描系统获取的点云数据,对相关的算法进行实验分析,从而验证本文研究方法和思路的可行性、有效性等。