基于三维网格模型的点云分割方法研究

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2、大学２０１６年０７月答辩委员会主席左正立正高级工程师论文评阅人赵江洪副教授梁松教授级高工一？．占北京建筑大学硕±学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作及取得。，论文中不包含其他人的研究成果尽我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外己经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人或他人为获得北京建筑大学或其它教育机一构的学位或学历证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任学位论

3、文作者签字：日期：趴《年《月日北抑欢奇京建筑大学硕±学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于北京建筑大学，允许论文被查阅和借阅。学校有权保留论文并向国家有关部口或机构送交论文纸质版和电子版，可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印、或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。学位论文作者签名：７校内导师签名：如＾，居年的Ｚ旧Ｉ２。＇《年＾月＾日校外导师签名；摘要摘要三维激光扫描技术经过多年的发展

4、，已经在智慧城市建设、城市规划设计、文化遗产数字化保护、重要工程竣工验收、精密工程变形监测等方面取得了丰硕的成果和长足的进步。针对三维激光扫描技术得到的点云数据和网格数据的处理方法也是层出不穷。三维网格分割和点云分割做为数据处理环节中必不可少的一部分，也越来越受到人们的重视。基于三维网格模型数据和激光雷达点云数据的正逆向结合的数据处理方法在科学研究和工程应用中得到了更广泛的应用与重视。三维网格模型提供的模型结构、语义和几何等方面的先验知识，指导激光雷达点云数据进行分割、建模等逆向处理，将极大的提高数据处理效率和精度。传统的网格分割或者点云分割大多还是依赖于手动分割

5、或者是交互式的半自动分割。单纯的网格分割或者是点云分割由于各自的局限性而进展缓慢，因此研究基于三维模型与点云模型相结合的处理方法就显得无比重要。本文以地面三维激光扫描技术为有利依托，以现阶段三维网格模型及点云模型分割算法为基础，重点研究了以下几个方面的内容：（1）概括现阶段地面三维激光扫描技术流程。对现阶段市场上采用的主流仪器、数据采集手段、数据处理过程及成果输出的整体情况进行详细的探索。同时，针对项目实施过程中各个技术环节中存在的问题，力求提出更好的解决方案。（2）将工业设计中应用较多的IGES数据格式引入正向模型的管理与应用中。应用IGES中对实体信息的管理提

6、取建筑物构件的位置及约束信息。并将其作为点云分割的一个先验知识。（3）基于三维网格模型的混合聚类分割算法。主要包含了三个部分，第一部分为特征的选择及计算，此处为形状直径函数值SDF的计算，这一点尤为重要，这为之后的分割垫定坚实的基础；第二部分为基于SDF值的模糊聚类分割；第三部分为在模糊聚类的基础上进行硬聚类分割。即利用Alpha扩张图形分割算法对局部几何性进行概括，从而达到最终的网格分割目的。（4）本文的另一个研究重点就是基于三维网格模型先验知识的点云分割。其以已完成的有意义的网格分割（三维网格模型中的每个三角面片都赋予了有意义的分割ID）或从三维网格提取的构件

7、为先验知识。并依赖于高精度的网格模型与点云模型的配准，根据有向最小距离、点云与具有分割ID的三角面片关系的判定，来确定最终的点云分割。（5）在VisualStudio2013开发平台下，以北京建筑大学独立研发的《多源数据融合三维重建系统》（以下简称L&P3Dv1.0）为依托，使用C++编程语言设计开发。对以I摘要上各个部分的研究工作进行系统地程序设计与实现。对各个功能模块进行多类型数据实验，实验数据不仅应当包括特征明显的动物类模型还应当包括建筑物模型。以达到验证算法的适用性及稳健性的目的。关键词：三维网格模型；点云模型；数据分割；聚类分析。IIAbstractAb

8、strac