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[学位]

面向点云数据的三维重建方法研究与实现

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Author:

钟凤年 (钟凤年.)

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学位论文库

Abstract:

随着激光扫描技术发展,利用激光扫描仪可快速、精确地获取物体表面的三维点云数据。面向点云数据的三维表面重建在文物保护、医学图像、数字化城市建设等领域发挥重要的作用,使其具有极高的研究价值。本文主要围绕面向点云数据三维重建的关键技术展开,主要对点云配准、点云精简以及点云生成三角网格算法进行研究。
在点云配准方面,首先介绍了两帧点云配准中经典的迭代最近点(ICP)算法以及基于ICP算法改进的裁剪ICP算法,并分析了基于k-d树的对应最近点搜索原理与运行效率。为了进一步提高点云配准过程中对应最近点的搜索效率,本文对传统的k-d树搜索算法进行改进,通过增加缓存向量来减少搜索过程中的比较时间,从而提高ICP及裁剪ICP算法的效率。在多视角配准方面,本文首先利用相邻点云之间的部分重合信息,构建初始粗糙三维点云模型,然后通过将多视角配准问题转化为了两帧点云的配准问题,逐步对粗糙模型中各点云的位置进行修正,最终获得较为精确的物体表面三维点云模型。针对点云的精简问题,首先利用八叉树对点云进行非均匀包围盒划分,然后在每个单元包围盒内根据其中点云分布密集程度不同采用不同的精简规则,与传统包围盒法相比该方法在保证精简率的同时能更有效保留物体的表面特征信息。获得精简点云后采用基于Crust的网格生成方法进行三角网格划分,得到较好的三角网格模型。
最后在VC平台上采用MFC和OpenGL混合技术,基于上述理论的应用设计并实现了一个可视化的点云三维重建仿真系统,输入模型点云数据后,该系统可自动重建出模型的三维表面网格模型,能够快速而准确地完成由点云直接生成计算机识别的三维模型。

Keyword:

点云精简 点云配准 激光扫描技术 三角网格 三维重建

Author Community:

  • [ 1 ] 西安交通大学软件学院

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Basic Info :

Degree: 工程硕士

Mentor: 李晨

Year: 2015

Language: Chinese

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WoS CC Cited Count: 0

30 Days PV: 10

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