扫描单景扫描点云数据网模型的构建方法研究

单景扫描点云数据网模型的构建方法研究

[摘要]本文主要对点云数据网模型的构建方法进行研究探讨点云数据构网的方法--基于球面投影构网算法以及基于空间三角的构网算法。本文首先分析了激光扫描数据的采集原理和数据基本特点通过研究以上两种构网方法的优势与不足考虑到单站地面激光扫描点云数据的特点具体给出了空间三角网生长算法的模型。该算法首先利用中心投影的方式将单站激光扫描点云数据投影到一个球面上在球面上进行构网这样保证了点之间的正确邻接关系然后根据空间Delaunay构网条件制定了四个限制条件来进行选点构网最后在AUTOCAD 平台下结合VBA语言实现了空间三角网模型建立。

[关键字]激光扫描空间三角网建模点云

三维激光扫描技术能够在短时间内快速获取目标表面精确而密集的点集是一种高效的数据获取模式在很多领域都得到了应用[1]。而实际应用中由于处理的需要例如可视化、数据简化等都需要将这些离散点进行三角化构成三角网。 目前有多款软件可以进行三角网模型的建立其中瑞士徕卡三维激光扫描软件Cyclone是最常用的软件之一。但是Cyclone软件的三维建模功能有些不足。有时会出现一个点与多点相连。而且拼接处会出现裂缝和狭长三角形造成三角网的不连续。所以本文对单景点云数据网模型构建方法进行了研究。找到一种更加完善的三维建模方法从而改进现在的不足使拼接处也能够很好的连接不产生裂缝等问题

1三维激光扫描概述

三维激光扫描测量技术是最近发展迅速的一种新技术已成为空间数据获取的一种重要技术手段特别是机载激光扫描系统发展得很快基于地面的三维激光扫描系统可用于城市三维重建和局部区域空间信息获取目前正引起广泛的关注也是三维激光扫描技术发展的一个重要方向。

1.1三维激光扫描仪的基本原理

地面三维激光扫描测量系统对物体进行扫描后采集到的物体表面各部分的空间位置信息是以其自身特定的坐标系统为基准的[2]我们将这种特殊的坐标系统称为仪器坐标系统其定义为坐标原点位于激光束发射处 Z轴位于仪器的竖向扫描面内向上为正X轴位于仪器的横向扫描面内与Z轴垂直且垂直于物体所在方向 Y轴位于仪器的横向扫描面内与X轴垂直且与X轴、Y轴一起构成右手坐标系 同时Y轴正方向指向物体。

1.2三维激光扫描应用

作为新的高科技产品三维激光扫描仪已经成功的在文物保护、城市建筑测量、地形测绘、采矿业、变形监测、工厂、大型结构、管道设计、等领域里应用。