基于激光點(diǎn)云與影像融合的三維可視化研究.pdf

1、三維激光掃描儀能夠很便捷地獲得目標(biāo)場景表面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，但是原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)僅包含空間幾何信息，而高分辨率的CCD相機(jī)能夠獲取目標(biāo)場景的二維彩色影像，影像數(shù)據(jù)能夠提供目標(biāo)場景真實(shí)的顏色紋理信息，將點(diǎn)云數(shù)據(jù)與影像數(shù)據(jù)融合起來能夠構(gòu)建最真實(shí)的虛擬三維模型，在數(shù)字城市、虛擬現(xiàn)實(shí)等諸多三維可視化領(lǐng)域具有廣泛的前景。
　　本文對點(diǎn)云與影像融合的三維可視化的研究主要涉及三個關(guān)鍵的問題，即點(diǎn)云與影像數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)、點(diǎn)云的三維可視化、點(diǎn)云與多視影像的融合。

2、首選借鑒二維激光掃描儀和相機(jī)的平面標(biāo)定方法，提出了一種基于Point-to-Plane ICP的點(diǎn)云與影像數(shù)據(jù)配準(zhǔn)方法，該方法使用RANSAC算法提取場景中的平面標(biāo)定板點(diǎn)云，通過優(yōu)化點(diǎn)集到相機(jī)坐標(biāo)系中對應(yīng)平面的距離來求取兩組數(shù)據(jù)之間的最優(yōu)變換，進(jìn)而計算出點(diǎn)云與影像數(shù)據(jù)之間的配準(zhǔn)變換；其次針對點(diǎn)云三維可視化問題，采用基于MLS曲面投影的點(diǎn)云上采樣方法，在保存點(diǎn)云原始特征的前提下提高了點(diǎn)云分辨率及影像像素的利用率，增強(qiáng)了彩色點(diǎn)云的可視化效果

3、，接著使用WebGL技術(shù)實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)云的可視化，通過構(gòu)建多分辨率八叉樹點(diǎn)云組織結(jié)構(gòu)，提升了大規(guī)模點(diǎn)云數(shù)據(jù)的傳輸和渲染性能，該方法僅依靠瀏覽器就能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的可視化，拓展了點(diǎn)云數(shù)據(jù)的可訪問性和可用性；最后通過旋轉(zhuǎn)相機(jī)的方式獲取多視影像，通過圖像特征匹配的方式提高了相機(jī)旋轉(zhuǎn)參數(shù)的估計精度，有效地解決了點(diǎn)云數(shù)據(jù)與多幅影像數(shù)據(jù)之間的配準(zhǔn)問題。
　　在上述方法研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一套基于激光點(diǎn)云與影像數(shù)據(jù)融合的三維可視化軟硬件系統(tǒng)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)