三维点云数据的预处理研究(可复制论文).pdf

西北工业大学硕士论文三维点云数据的预处理研究
三维点云数据的预处理研究
权毓舒
何明一教授
信号与信息处理
摘要
近年来,三维扫描技术取得了巨大的发展,并且被广泛的应用到
逆向工程、国防、文物保护等领域。三维信息获取技术的发展,促进了对于三维
扫描获取的点云数据处理的研究。本课题来自国家高技术项目“近景目标三
维测量技术”中的有关内容。
本文重点研究点云数据编码压缩方法和邻域搜索算法。、根据点云数据的
特点,建立八叉树模型,对原始数据进行坐标变换,映射到正整数空间,在此基
础上计算数据的码。对码排序、求差,统计码长,提出了一种改
进码的方法。该方法提高了编码的连续性,降低了八叉树的深度,
减少了数据存储量。并可应用三维行程编码等方法进一步压缩优化后的码。
试验结果证明了算法的有效性。、把应用在四叉树模型的编码邻域算法推广到
空间的八又树模型,并与栅格邻域搜索算法做定性比较。此外,还简单介绍了
三角划分方法及其优化准则,的三角网格重构算法。
关键词点云、线性八又树、码、三角划分、二角网格重构
西北工业大学硕士论文三维点云数据的预处理研究





















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西北工业大学硕士论文三维点云数据的预处理研究
第一章绪论
课题研究的背景和意义
本课题来自国家高技术项目“近景目标三维测量技术”。科学计算可视
化是发达国家世纪年代后期
提出并发展起来的一个新的研究领域。科学计算可视化指的是运用计算机图形学
和图像处理技术,将科学计算过程中及计算结果的数据转换为图形及图像在屏幕
上显示出来并进行交互处理的理论、方法和技术,帮助人们洞察数据所蕴含的关
系和规律。借助于交互式的图形、图像系统,人们就能便捷地获得关于数据的直
观、形象深刻和全面的理解。事实上,随着技术的发展,科学计算可视化的含义
已经大大扩展。它不仅包括科学计算数据的可视化,而且包括工程计算数据的可
视化,如有限元分析结果等。也包括测量数据的可视化,如用于医疗领域的计算
机断层扫描数据及核磁共振数据的可视化,就是最为活跃的研究领
域之一。
可视化的研究涉及到许多不同的领域,如计算机图形学、图像处理、计算机
视觉、信息处理,计算机辅助设计及交互技术等、自从年,它作为一门科学
确立以来,已经得到了长足的发展,并己经广泛地应用于计算机流体力学、有限
元分析、医学图像处理、数学、物理、地学、气象预报、生命科学等等。
三维空间数据场的可视化是科学计算可视化技术的核心。三维空间数据可视
化的对象既包括计算机的科学计算结果,也包括测量仪器的测量数据。由于三维
扫描仪器测量的数据是空间上物体的方位信息,通常是离散的,因此在论文工作
中可视化的对象一般指的是空间上离散的三维数据。
现代信息技术的发展和应用领域的扩展,使三维信息获取与处理技术应运而
生。工业、国防、医学、影视、广告、军事等各个行业对它的需求日益迫切。三
维信息获取与处理技术是世纪中期发展的一门新兴的综合性科学技术,它集合
了电子、机械、光学、计算机及信息科学等多学科的最新成就,是高技术领域的
重要组成部分。三维信息数字化是将真实世界的立体信息转换为计算机可直接处
理的数字信号,通过对这些三维数字信号的预处理如合并、注册、去噪、简化等
和处理如曲面重建、分析和识别等恢复物体的数字模型。最近,随着计算机技术、
数字图像设备、机电光一体化技术、激光及其它光源技术的发展,三维信息获取
设备得到长足的进步。三维信息获取设备总的发展趋势是,速度从慢到快,精度
从低到高,从接触测量到非接触测量,从获取小场景到获取大场景。人们可以快
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第一章绪论
课题研究的背景和意义
本课题来自国家高技术项目“近景目标三维测量技术”。科学计算可视
化是发达国家世纪年代后期
提出并发展起来的一个新的研究领域。科学计算可视化指的是运用计算机图形学
和图像处理技术,将科学计算过程中及计算结果的数据转换为图形及图像在屏幕
上显示出来并进行交互处理的理论、方法和技术,帮助人们洞察数据所蕴含的关
系和规律。借助于交互式的图形、图像系统,人们就能便捷地获得关于数据的直
观、形象深刻和全面的理解。事实上,随着技术的发展,科学计算可视化的含义
已经大大扩展。它不仅包括科学计算数据的可视化,而且包括工程计算数据的可
视化,如有限元分析结果等。也包括测量数据的可视化,如用于医疗领域的计算
机断层扫描数