3.5 本章小结 19

结论 20

致谢 21

参考文献 22

1 引言

1.1 本课题的意义和背景

    近30年来，计算机图形学得到了迅速发展。与此同时，一些相关技术也相继出现或在原有基础上有了长足进步。虚拟现实、数字城市、数字博物馆、逆向工程等新名词相继出现并开始进入应用阶段。这些技术都不可或缺的需要三维几何建模。传统的三维建模工具主要有AutoCAD，3DS Max，Multigen Creator等，这些软件允许用户借助灵活的体、面、边编辑技术编辑三维实体，实现面的移动、旋转、平移、删除、复制、改变颜色、实体的拆分或检查实体的有效性。但对于大范围场景，如果每个地物目标都这样建模不仅费时，而且也不实际，更重要的是，这些建模工具不能实现对目标的精确建模，由此三维激光扫描技术应运而生。与传统测量技术相比，三维扫描通过对实物进行扫描，能够获取物体的三维信息，能完成对复杂物体的测量，并且精度高、速度快、能大幅节约时间和成本，不断发展的激光扫描和建模技术可以快速获取物体表面的精确几何信息和纹理信息。利用三维激光扫描仪得到的数据可以重构出任意曲面，不受曲面复杂度影响。如果扫描精度足够的话可以达到很高的重构精度满足工业加工需要。论文网

1.2 本论文的主要内容

本论文主要内容是利用maltab编程，实现PCA算法并对点云数据进行处理和分类，以地面激光雷达获取导线和线间隔棒的空间位置数据，基于PCA的数据分类以及相间距的自动计算算法。

第1章为绪论，主要阐述了三维物体点云数据的自动分类与参数计算研究背景和意义，同时也概括了本论文的主要内容。

第2章讲述了三维物体点云数据的自动分类与参数计算研究。主要内容有：

三维激光扫描简介，三维激光扫描的设备，三维激光扫描建模流程，三维物体点云数据分类与计算的研究背景，三维点云数据的自动分类和计算的基本原理及步骤。

第3章阐述了matlab的PCA算法的实现和三维点云数据的自动分类，包括matlab简介。

第4章主要是对程序运行结果进行分析。源:自~优尔-·论`文'网·www.youerw.com/

2 三维激光扫描基础

2.1 三维激光扫描简介

三维激光扫描仪是一种集成了新型三维坐标测量仪器，采用非接触式测量技术的高速激光测量方式，以点云形式获取地形及复杂物体表面的阵列式三维数据。仪器主要包括激光测距系统、激光扫描系统和支架系统，同时也集成CCD 数字摄影和仪器内部校正等系统。本文采用奥地利Riegl 公司开发的LMS-Z210i 型地面三维激光扫描仪获取三维点云数据，利用Nikon D100 数码相机获取照片纹理数据。根据三维激光扫描仪种类的不同，工作原理也不尽相同，常见的大致有三种：(1) 使用脉冲测距技术(Time of Flight)，从固定中心沿视线测量距离，测距大于100米，采样速率1000 点/秒以上。(2) 相位干涉方法扫描，利用激光连续波发射，根据光学干涉原理确定干涉相位的测量方法，适用于近距离测量。测量范围一般小于50 米，采样点速率可达10000~500000点/秒。 (3) 激光三角法，利用立体相机和机构化光源，获得两条光线信息，建立立体投影关系。适用于近距离测量，测量范围在20 米内，采样点速率100 点/秒。

目前，大多数激光扫描仪所采用的工作方式是脉冲激光测距的方法。常见的奥地利的LMS-Z210i、美国的Cyrax2500、加拿大的Optech、法国的GS100 和GS200 等扫描系统都采用这种工作方式。其获取扫描目标三维数据坐标原理如图2.1.1 所示：文献综述