融合地面与机载lidar的建筑物三维重建

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1、万方数据国内图书分类号：P23国际图书分类号：P208西南交通大学研究生学位论文熟金地面生扭载坠迪丛的建煎物三维重建年级．2Q!!级．姓名睦．塞嬗申请学位级别理堂亟±专业垫图堂皇地堡鱼星丕统指导老师壶坐数援二零一四年九月万方数据ClassifiedIndex：P23U．D．C：P208SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisAIRBORNEANDTERRESTRIALLiDARDATAFUSIONFORBUILDING3DRECONSTRUCTIONGrade：2011Candidate：We

2、nTingLuAcademicDegreeAppliedfor：MasterDegreeSpeciality：CartographyandGeographicInformationSupervisor：Prof．HuaQi万方数据西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于I．

3、保密口，在年解密后适用本授权书；2．不保密叫使用本授权书。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者虢弘匆％指导老师娩’／／隰沙。平．7，r7吼娜·7’7万方数据西南交通大学硕士学位论文主要工作(贡献)声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：(1)研究一种基于特征线的半自动点云数据配准方法。重点研究半自动配准融合方法中的特征线定位，利用法向量约束求取平坦度得到平坦度差值，提取特征线。(2)改进一种利用斜率进行平面拟合的滤波算法。针对算法中阈值模糊性问题，对该算法的阈值处理部分进行改进，预先对建筑物平面分类，利用总体最小二乘法的思想进行全局阈

4、值估计。(3)进行点云数据三维重建。通过对建筑物平面的空间几何关系进行分析，对平面的平整度与倾斜度进行计算，对校准后的建筑物平面进行三维重建。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均己在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所弓l起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：．，．△氍螈C夕日期．纱1啦．(7．‘7万方数据西南交通大学硕士研究生学位论文第l页摘要建筑物信息对城市的建设

5、和规划，社会的可持续发展有着重大影响，如何快速、有效地获取城市建筑物三维空间信息成为目前研究的热点。本文针对数字城市建设建筑物三维建模中如何构建各个立面的问题，融合地面与机载LiDAR点云数据，采用全局阈值平面拟合滤波算法，精确地提取出建筑物平面目标，根据空间几何信息对建筑物进行质量检测与几何校准，实现建筑物的三维模型构建。具体研究工作如下：(1)研究基于特征线的半自动点云数据配准融合方法。重点研究了半自动配准融合方法中的特征线定位，对方法进行改进，值，提取特征线。结合实验数据的特殊性，法拼接特征线，实现半自动数据配准融合，利用法向量约束求取

6、平坦度得到平坦度差在地理概略粗定位的基础上，利用ICP算通过实验验证算法的可行性，对不同特征线下的配准效果进行分析比较。利用地理概略粗定位与特征线精定位的方法能较好地进行地面与机载LiDAR点云数据配准融合，配准融合的效果与选取的特征线密切相关。(2)改进一种利用斜率进行平面拟合的滤波算法。在归纳总结国内外学者在相关问题的研究基础之上，对该算法的阈值处理部分进行改进，针对算法中阈值具有模糊性等问题，预先对建筑物平面分类，利用总体最小二乘法的思想进行全局阈值估计。通过实验分析比较算法改进前后的精确度，分析其可行性。采用总体最小二乘法的全局阈值平

7、面拟合滤波算法可以优化平面拟合的过程，并能一定程度地提高平面拟合的准确性。(3)实现实验数据的三维重建。选择具有代表性的实验数据，通过对建筑物平面的空间几何关系进行分析，对平面的平整度与倾斜度进行计算，在此基础之上实现平面的空间校准，对校准后的建筑物平面进行三维重建。进行空间几何关系校准后的建筑物平面具有精度更高、适应性更强的特点，更好地反映了建筑物的细部空间三维信息；融合地面与机载LiDAR点云数据的建筑物三维重建能更精细地反映建筑物真实三维信息，但其自动化程度仍有待提高。研究表明，基于特征线的半自动点云数据配准方法能较好地融合地面与机载点

8、云数据，但该方法明显受所选取特征线的影响：改进的总体最小二乘平面拟合滤波法可以提高平面拟合的准确性；结合地面与机载点云的建筑物轮廓信息提取能较真实的反映建筑物的三维