基于激光雷達數(shù)據(jù)的三維重建系統(tǒng)的研究與設計.pdf

1、基于激光雷達數(shù)據(jù)的三維重建一直是光學三維傳感應用研究中的重要課題，對光學三維傳感的推廣具有重要意義。該方法能克服機器視覺算法重建場景不唯一的缺點，給機器人導航控制提供精準信息，提高人機交互能力，有利于未知環(huán)境下機器人的導航。 本文通過對激光雷達數(shù)據(jù)特征進行分析，對激光雷達數(shù)據(jù)三維重建的原理和技術進行了較為深入的研究。將主要內(nèi)容分為四部分：數(shù)據(jù)采集和處理、深度數(shù)據(jù)配準、重建三角形網(wǎng)格表面以及網(wǎng)格融合。本文研究內(nèi)容和取得的成果如下：

2、 1．通過激光雷達對周圍環(huán)境進行掃描，將取得的數(shù)據(jù)處理成包含高度信息的二維矩陣。針對在環(huán)境信息的采集過程中不可避免地引入測量噪聲的問題，本文借鑒了圖像中值濾波的思想，采用了二維中值濾波，對白噪聲和高斯噪聲取得了較好的濾波效果。針對傳統(tǒng)算法需要多次比較的問題，本文結合加權和選點濾波算法，改進了快速中值濾波算法，濾波速度和濾波效果都得到了改良。 2．本文選用了經(jīng)典的ICP算法，將不同視點下采集到的距離圖像配準到同一坐標系下。

3、為了提高配準速度，對配準點對的選擇進行改進，刪除假的點對，減少了配準點對的數(shù)量，縮短了運行時間。利用四元數(shù)表達計算出旋轉(zhuǎn)參數(shù)R和平移參數(shù)t，完成配準工作。 3．考慮到激光雷達數(shù)據(jù)所含的固有結構信息，在三角形網(wǎng)格劃分的時候選用最短對角線法作為劃分準則，從而得到易于管理和渲染的三角形網(wǎng)格表面。在圖像整合部分，對配準后的多角度數(shù)據(jù)進行去冗余和拼接操作。首先確定重疊區(qū)域，將各個視點的重疊區(qū)域刪除；然后確定拼接邊界線段，通過拼接算法完成網(wǎng)