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大数据量机载激光点云快速浏览技术研究

作　者: 滕志远
导　师: 张爱武
学　校: 首都师范大学
专　业: 地图制图学与地理信息工程
关键词: 机载激光系统内存映射八叉树多层次细节层次 OpenGL
分类号: P208
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着GIS产业的快速发展,人们对地理信息数据的需求越来越大。由于具有获取数据快速、获取数据精度高、算法处理较为成熟等优点,机载激光扫描仪已经成为了一种获取地理信息数据的重要手段。但通过机载激光扫描仪获取的数据在数据量上非常大,这就使得获取的数据不能一次性完全调入内存进行处理。目前的处理方法是将得到的数据文件分割成几个数据量较小的文件,然后分别处理分割后的文件。这样虽然能够像处理地面三维激光点云那样对机载激光对点云进行处理,但由于分割为几个文件,再加上内存的限制,不能从全局上对点云进行查看。虽然经过大比例的重采样等方法也可以对点云进行大范围查看,但大比例采样的方法无疑失去了很多点云细节。不能从大范围内观察点云数据也限制了机载激光扫描仪应用范围的进一步扩大。针对这个问题,本文提出了一套从点云数据提取到快速显示浏览的一整套方法。在总结目前已有方法的基础上,本文既利用已经很成熟的技术手段,又创新地设计了自己的解决办法,实现了对机载激光点云的大范围内浏览。兼顾点云范围与细节,取得了不错的效果。本文的创新点有：1.利用内存映射、八叉树、多层次细节、OpenGL等多种技术方法手段,提出了从点云读取到快速显示浏览的一整套解决办法。2.针对机载激光点云的特点,提出了不用遍历所有点,只用las文件中的几个数据就得出八叉树分割层次的办法。该方法能够显著降低建立八叉树模型的时间耗费,大大加快了点云预处理速度。3.一次性预处理点云数据,以后可以直接读取层次关系文件就能建立文件组织关系的方法。4.针对传统八叉树调度数据的缺陷,提出了视觉球动态调度磁盘文件的方法,

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
图像目录  8-9
第1章绪论  9-12
  1.1 选题背景  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-11
  1.3 研究内容  11
  1.4 论文结构安排  11-12
第2章记载激光平台及数据文件  12-23
  2.1 激光测距基本原理  12
  2.2 机载激光描仪  12-18
    2.2.1 机载激光扫描仪的分类  12-16
      2.2.1.1 单光源激光扫描仪与多光源激光扫描仪与多光源激光扫描仪  13-14
      2.2.1.2 扫描式激光扫描仪和推帚式激光扫描仪  14-16
    2.2.2 CP-560IS机载激光扫描仪  16-18
  2.3 机载激光数据文件  18-23
    2.3.1 las文件的组成  18-21
    2.3.2 las文件的发展变化  21-22
    2.3.3 其他格式的数据  22-23
第3章解决方案所用的关键技术  23-46
  3.1 内存映射  23-28
    3.1.1 内存映射原理  23-25
    3.1.2 建立内存映射的步骤  25-27
    3.1.3 效率对比  27-28
  3.2 八叉树  28-32
    3.2.1 八叉树的思想  28-29
    3.2.2 八叉树的优点  29-30
    3.2.3 八叉树的存储结构  30-32
  3.3 多层次细节-LOD  32-41
    3.3.1 虚拟现实中的LOD  32-33
    3.3.2 虚拟场景中LOD模型的选择  33-36
    3.3.3 LOD技术在本文中的应用  36
    3.3.4 构建基于八叉树的LOD数据文件  36-41
  3.4 OPENGL技术  41-46
    3.4.1 OpenGL的优势  41-42
    3.4.2 OpenGL的点绘制  42-46
第4章整体设计方案  46-54
  4.1 提取点云数据  46-47
  4.2 机载激光点云的八叉树分块  47-50
    4.2.1 机载激光点云与地面激光点云的不同  47-48
    4.2.2 机载激光点云的八叉树分块设计  48-50
  4.3 调度LOD文件  50-54
    4.3.1 同一层次点云的调度  50-52
    4.3.2 不同层次的节点加载  52-54
第5章结论与展望  54-55
  5.1 结论  54
  5.2 进一步工作  54-55
参考文献  55-57
致谢  57

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