多期掃描點云中的變化檢測

2.49萬字 49頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)


摘要
近幾年來，隨著三維地理信息系統(tǒng)和虛擬現(xiàn)實技術的應用深入，傳統(tǒng)的測量方法由于其在工作效率和數(shù)據(jù)精度等方面存在的不足已不能完全適應行業(yè)的需求。激光三維掃描技術的出現(xiàn)彌補了傳統(tǒng)測量的不足，它提供的高分辨率點云數(shù)據(jù)能夠詳細記錄復雜物體的各個細節(jié)。三維激光掃描技術能夠以最直接的方式采集并輸出測量對象表面的精確三維幾何形態(tài)。隨著硬件集成技術的持續(xù)發(fā)展，三維激光掃描成本會不斷降低，應用也會越來越廣泛。本世紀初，三維激光掃描裝置作為一種環(huán)境感知裝置就曾被裝備到登陸車、衛(wèi)星、工業(yè)機器人和無人駕駛車輛上。目前，在民用交通工具上也能看到小型化、低功耗的三維激光掃描裝置。
點云是三維激光掃描技術的直接輸出產(chǎn)品，作為一種空間數(shù)據(jù)采集裝置，點云能夠直接表達三維場景的幾何信息。通過多期點云對比能夠發(fā)現(xiàn)場景中的對象移動和變化，但是對于大場景中的小目標，或者大場景中目標的小位移，如何從繁雜、無序的掃描點云中這些幾何變化是一個極具挑戰(zhàn)性的問題。
本課題擬設計一種從多期三維點云中識別目標剛性位移的方法，該方法能夠根據(jù)三維點云中蘊含的目標表面幾何特征配準帶有變化目標的多期點云，并在此基礎上發(fā)現(xiàn)變化目標，識別該目標的變化形式，最終生成三維環(huán)境下的目標變化表達。
主要研究內容為：三維激光掃描儀掃描出來的文件是非公開格式，無法直接讀取操作，只能通過配套軟件導出ASC格式。為了讀取和進行操作利用C++和OpenGL編程實現(xiàn)該功能。結合美國天寶公司生產(chǎn)的Trimble GX200采集的實驗數(shù)據(jù)，分析本算法探測點云邊界的效果，算法的優(yōu)點以及局限性。通過實例分析驗證ICP算法的科學性和實用性，并對算法優(yōu)點以及局限性進行總結。ASC 文件由掃描點的三維坐標、反射強度和顏色信息構成，點的表現(xiàn)形式為( X，Y，Z，I，R，G，B) 。
本文主要成果為：設計一種從多期三維點云中識別目標剛性位移的方法，該方法能夠根據(jù)三維點云中蘊含的目標表面幾何特征配準帶有變化目標的多期點云，并在此基礎上發(fā)現(xiàn)變化目標，識別該目標的變化形式，最終生成三維環(huán)境下的目標變化表達。



關鍵詞：三維激光掃描儀，激光掃描點云ICP配準，變化檢測，Visual C++