基于八叉樹、Hilbert曲線和R樹的大規(guī)模點(diǎn)云數(shù)據(jù)組織與管理方法.pdf

1、三維激光掃描技術(shù)自20世紀(jì)90年來發(fā)展以來，隨著硬件開發(fā)水平的不斷提升， LiDAR（Light Detection And Ranging）數(shù)據(jù)處理和分析算法日益成熟，三維激光掃描技術(shù)廣泛用于測繪、交通、影視等眾多領(lǐng)域。點(diǎn)云數(shù)據(jù)的高密度特性一直是阻礙其普及應(yīng)用的瓶頸，急需快速高效的索引方法和優(yōu)良的精簡模型。
　　本文針對大規(guī)模三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)管理和點(diǎn)云從采樣分別提出了基于八叉樹、Hilbert曲線與R樹混合的索引結(jié)構(gòu)（3DOHR

2、-tree）和基于高斯密度估計(jì)的點(diǎn)云精簡方法。
　　首先，針對于每個(gè)點(diǎn)云采樣文件，采用八叉樹將點(diǎn)云數(shù)據(jù)劃分到規(guī)模適中、體積不等的若干小格網(wǎng)中，然后基于空間填充線方法（Hilbert曲線）根據(jù)中心點(diǎn)坐標(biāo)對小格網(wǎng)一維排序。小格網(wǎng)作為一級R-tree葉節(jié)點(diǎn)，自下而上批量構(gòu)建一級R-tree索引結(jié)構(gòu)。最后，一級R-tree根節(jié)點(diǎn)作為二級R-tree葉節(jié)點(diǎn)，自上而下動(dòng)態(tài)構(gòu)建二級R-tree索引結(jié)構(gòu)。
　　完成R-tree索引結(jié)構(gòu)構(gòu)建后

3、，依據(jù)R樹層次結(jié)構(gòu)特性，采用基于高斯密度估計(jì)的點(diǎn)云精簡方法自下而上對處于葉節(jié)點(diǎn)的原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)重采樣，采樣結(jié)果作為上層節(jié)點(diǎn)的簡化點(diǎn)云。采樣流程如下：（1）構(gòu)建點(diǎn)云的數(shù)據(jù)的最小生成樹；（2）根據(jù)最小生成樹計(jì)算任意兩點(diǎn)之間的測地距離；（3）基于測地距離采用高斯密度方法估計(jì)點(diǎn)密度值；（4）根據(jù)點(diǎn)密度值計(jì)算兩點(diǎn)之間權(quán)值；（5）根據(jù)點(diǎn)之間權(quán)值，計(jì)算點(diǎn)特征向量；（6）定義不變量函數(shù)，根據(jù)特征向量計(jì)算不變量；（7）根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)模閾值，取不變量較大的點(diǎn)作