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多源数据融合的建筑物三维模型重建.pdf


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摘要 
建筑物的三维模型重建是建设数字城市的重要内容之一,具有更加立体、更
加直观、更加逼真的视觉效果。由于建筑的三维模型重建需要大量的精确的建筑
物三维数据以及纹理数据,因此获取、分析和使用城市建筑物的空间信息就成为
“数字城市”建设的首要工程。城市建筑物空间数据的获取有航空摄影测量、卫
星遥感等多种手段,其中三维激光扫描仪精度高、扫描距离远、范围大和频率高
等特点,在建筑物三维模型重建中发挥着至关重要的作用。因此,三维激光扫描
数据的处理以及充分利用尤其重要。本文研究的重点是针对点云数据和彩色影像
不同的特点,提取两种数据的有用信息进行融合。以实现快速、准确、自动的建
筑物三维模型重建。
本文的研究对象是地面型激光扫描仪获取的三维点云数据以及影像数据。首
先根据扫描仪坐标系和相机坐标系间的转换关系,建立点云数据和影像数据的映
射关系。对于建筑物点云分割与拟合采用分割与拟合一体化的方法,其中采用基
于反射值影像的点云分割方法对点云进行分割,点云的拟合采用基于 RANSAC 的
最小二乘拟合算法。然后对彩色影像数据进行边界的特征提取,进而内插点云以
弥补三维激光扫描仪没有扫到的点云。对融合了彩色影像数据的点云再次进行拟
合,拟合出建筑物的各个平面,并结合手动处理实现建筑物的模型重建。
研究结果表明,融合了点云数据和影像数据的重建的建筑物模型更加精确、
完整,并且采用程序实现的方法快速、准确、自动。当大量的点云数据无法获取
时,可以通过人工获取影像数据,然后融合点云数据和影像数据以进行建筑物的
模型重建。通过实际获取数据实现了建筑物模型重建证实了该方法的可行性。




关键字:地面激光扫描仪,反射值影像,点云分割,三维建模

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Abstract
Three-dimension model reconstruction of buildings is one of the important
elements of building digital city and characterized as stereo, vivid and intuitive
visualization. Because the 3DCM reconstruction of buildings needs massive
three-dimensional spatial and texture data, it is the first work to acquire, analyses and
use urban spatial information. Urban spatial data is usually acquired from aerial
photogrammetry, remote sensing, etc. As having the high precision, large range of
scanning distance and high frequency, the laser scanning is playing a crucial role in
the three-dimensional reconstruction of the building model. This thesis focuses on for
different characteristics of point clouds and color image, extracting useful information
of two kinds of data and integration data, for fast, accurate and automatic
three-dimensional reconstruction of buildings.
In this thesis, the object of study is 3D point clouds and image data acquired
from terrestrial scanning system. First by the conversion between scanner coordinate
systems and camera c

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  • 时间2021-11-09