基于無標(biāo)志點溶洞三維激光點云自動拼接算法及應(yīng)用研究.pdf

1、隨著地面三維激光掃描儀在三維建模領(lǐng)域的快速發(fā)展應(yīng)用，三維激光點云數(shù)據(jù)處理是當(dāng)前的研究熱點和難點。由于激光直線傳播的工作原理，想要獲取掃描目標(biāo)完整的點云數(shù)據(jù)，需要圍繞目標(biāo)物在不同的站點設(shè)置不同的掃描站采集點云數(shù)據(jù)。在點云數(shù)據(jù)后處理中，至關(guān)重要的一步就是將目標(biāo)多個局部掃描點云通過一定方法拼接為完整的目標(biāo)物，然后在進行點云數(shù)據(jù)消冗、三維點云建模等后處理工作。
　　針對喀斯特地貌下旅游溶洞特殊的經(jīng)濟價值，將地面三維激光掃描儀應(yīng)用于溶洞三維

2、建模，對于推動溶洞旅游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是非常有利的，本文對基于無標(biāo)志點溶洞三維激光點云數(shù)據(jù)的自動拼接進行了深入研究。首先對溶洞點云數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，包括采用基于統(tǒng)計分析的濾波算法濾除原始溶洞點云數(shù)據(jù)中的噪聲點，對濾除噪聲點后的海量點云數(shù)據(jù)進行三維體素精簡，利用三維體素精簡點云數(shù)量的同時較好的保持了點云數(shù)據(jù)的原始幾何特征。然后對精簡后的點云數(shù)據(jù)進行拼接。拼接算法包括：基于三維SHOT局部參考描述子同名特征點的多個溶洞點云無縫初始拼接和基于3D-N

3、DT溶洞點云自動精確拼接。基于同名特征點的多個溶洞點云無縫初始拼接算法主要是針對滿足閉合條件掃描的多個點云，第一步采用三維SHOT局部參考描述子獲取兩兩掃描站之間的同名特征點，第二步對于序列拼接掃描點云的拼接誤差累積，采用基于閉合約束條件將其累積拼接誤差分配到每兩兩掃描點云拼接參數(shù)中，實驗分析表明該算法能夠達到無縫初始拼接，從而能更加客觀的反映目標(biāo)物的完整性；基于無標(biāo)志點3D-NDT溶洞點云自動精確拼接算法主要原理是將一個三維體素內(nèi)點云