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基于Lynx车载激光点云数据的路面检测与重建研究

作　者: 谭敏
导　师: 洪金益；邓吉秋
学　校: 中南大学
专　业: 地图学与地理信息系统
关键词: 激光点云路面检测重建三维模型
分类号: P225.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着地球空间信息科学和地球空间信息产业的蓬勃发展,三维空间信息的快速获取与自动处理技术成为地球空间信息获取技术的核心和发展前沿。而激光扫描测量技术能够直接快速获取高精度的三维空间信息,是传统测量技术的一个重要补充。同时,高精度的定位、定姿产品也逐渐民用化,这些新的技术手段大大加快了高精度移动测图技术的发展。深圳先进技术研究院承接了863计划专题课题：基于车载激光扫描的大规模城市场景三维建模。基于此课题,本论文研究了对基于车载激光点云数据的路面检测和重建相关的技术与实现。本文介绍了Lynx车载激光扫描系统的组成,系统工作原理及系统作业流程。我们基于OpenGL可视化编程技术和Qt图形用户界面库,在VS2008开发环境下,利用C++语言开发路面检测与重建系统-RoaderDetector。该系统实现了激光点云数据的读取,对激光点云数据进行一系列诸如归一化、坐标转换等处理,使之符合屏幕显示的需要,并可对处理后的激光点云数据进行实时渲染。文中详细描述了RoaderDetector系统中路面检测与重建功能的实现方法：根据GPS定位器中的Index索引文件或者激光扫描仪的旋转角度值提取扫描车的车行路径,利用提取到车行路径,对车行路径进行一定长度的采样,在激光点云数据中利用该采样点向两侧按一定步长进行检测,并不断比较相邻点云数据的高程,如果相邻点高程出现骤变,表示已经检测到路沿。然后对检测到的路沿中出现各种异常进行相应的平滑处理,包括最近点平均和边缘点聚类两种方法。在得到了精确的路沿线之后,可得到路面的三维模型,从而完成对路面的重建。可输出路面三维模型为OBJ格式,可满足相关领域对精确路面的需求,比如三维城市建模。本文结论和创新点如下：1、基于OpenGL技术和Qt界面库开发了路面检测与重建系统,提高了软件的扩散性；2、实现了路沿的自动检测以及路面的重建算法；3、半自动修复检测过程中的各种异常；4、选择OBJ格式为模型结果的输出,提高了模型应用的灵活性,可方便的供模型应用者使用；5、使用激光点云数据来重建三维路面,提高了结果的精确度,为其他相关领域对高精度的要求提供了借鉴作用。

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