基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理的激光雷達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā).pdf

1、近年來(lái)，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)控系統(tǒng)得到了快速的發(fā)展，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的良好的運(yùn)轉(zhuǎn)提供了堅(jiān)實(shí)的保障。區(qū)別于采用照相機(jī)、攝像機(jī)，紅外等傳統(tǒng)信息采集設(shè)備，激光雷達(dá)擁有全天候24小時(shí)且不受天氣干擾等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，它能夠精確快速地獲取目標(biāo)物體的三維空間點(diǎn)云數(shù)據(jù)，對(duì)場(chǎng)景變化更準(zhǔn)確的判斷。如今，地面激光雷達(dá)技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，多個(gè)國(guó)家成功地對(duì)建筑物遺跡和雕像進(jìn)行了三維模型重建，實(shí)現(xiàn)了物體完整還原。與激光雷達(dá)技術(shù)的硬件發(fā)展相比，點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理的技術(shù)相對(duì)滯后，點(diǎn)

2、云模型還很難應(yīng)用到實(shí)際的系統(tǒng)中，原因就是點(diǎn)云模型的體積等積分屬性很難計(jì)算。
　　體積是點(diǎn)云模型重要的幾何屬性，在許多應(yīng)用場(chǎng)景需要頻繁地計(jì)算點(diǎn)云模型的體積。目前，就點(diǎn)云模型而言，體積的計(jì)算首先要重構(gòu)點(diǎn)云曲面模型。但是使用重建曲面來(lái)計(jì)算體積的方法，把工作集中在重構(gòu)算法上，需要額外的消耗大量的運(yùn)算時(shí)間與空間，這樣，對(duì)于只需要快速求取體積的應(yīng)用系統(tǒng)中多出了許多工作，也不滿足實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的時(shí)間要求。其次，對(duì)于有較為復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的點(diǎn)云模型，

3、重建曲面可能會(huì)失敗從而導(dǎo)致無(wú)法求取體積。
　　本文擬通過(guò)分析處理激光雷達(dá)所獲取的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，建立對(duì)象物體點(diǎn)云模型，計(jì)算模型的體積、移動(dòng)位移等物理屬性，按照危險(xiǎn)狀況的檢測(cè)策略，對(duì)坡地塌方進(jìn)行監(jiān)控，設(shè)計(jì)開發(fā)一套全天候、實(shí)時(shí)預(yù)警系統(tǒng)，以便及時(shí)的把危險(xiǎn)信息發(fā)布出去，減少災(zāi)害帶來(lái)的損失。論文詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，以及在實(shí)現(xiàn)中需要的應(yīng)用技術(shù)和相關(guān)算法。系統(tǒng)采用串口編程技術(shù)獲取激光雷達(dá)的數(shù)據(jù)和控制云臺(tái)，并使用多線程技術(shù)提高串口通信的效率和

4、解決多串口實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)的問(wèn)題。
　　對(duì)于點(diǎn)云數(shù)據(jù)，分析介紹了目前點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理的一些算法，并設(shè)計(jì)了一種快速求取點(diǎn)云模型體積的方法，首先使用增量式算法計(jì)算點(diǎn)云的凸包用來(lái)近似物體，再將凸包分解成上下兩個(gè)三角網(wǎng)格面，使用投影法分別求取它們的投影體積，它們兩者之差即是所求模型體積。實(shí)驗(yàn)表明該算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，可快速地求解處理具有任何幾何和拓?fù)鋸?fù)雜性的點(diǎn)云模型。系統(tǒng)采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，共分為信息采集模塊、信息處理模塊、分析預(yù)警模塊和信息傳輸模塊