基于成像激光雷达与双CCD交会测量的三维精细成像技术

三维成像测量技术是近年来在测量领域中形成的一个新的研究热点，成像激光雷达和双CCD交会测量是目前正在发展中的两种主要三维成像技术，具有各自的优点。本项目提出了一种新型三维精细成像技术，结合了激光雷达和双CCD交会测量两者的优势，可实现较大距离范围内三维精细成像，对三维成像领域具有重要的研究价值和广阔的应用前景。该三维成像技术利用激光雷达探测到的三维图像数据对CCD摄像机坐标系和激光雷达坐标系之间的

航空数字成图相机系统(digital mapping camera system , 简称DMC)基于面阵CCD 设计, 具有类似于框幅式胶片成像相同的几何精度, 其数字图像比胶片影像具有更好的成像品质, 图像的地面分辨率可达厘米级。其技术特点是在CCD 单元的二维焦平面上提供了几百万个高精度的框标, 每一个CCD 像元都可被认为是一个独立的框标, 图像数据在x 、y 方向具有经典的中心投影关系, 减少了像元几何关系的复杂性, 提高了工作效率;DMC 可以将8 块独立的CCD 面阵集成到一起构成一个完整的成像系统, 解决了面阵CCD 对成像尺寸的限制;系统采用最新的IEEE-1394 总线接口和Came ra Link 接口技术。DMC 图像数据为标准的、开放式的数据格式, 其数据产品能通用于流行的航空影像处理软件 。

三维建模在文化遗产数字化保护、智慧城市建设与管理、建筑全生命周期管理、大型复杂钢结构建筑物建造、大型工业产品的生产等行业中的需求越来越迫切，激光雷达和摄影测量是有效的三维数据获取手段，但单独使用均存在不可避免的缺陷。激光雷达与摄影测量三维重建的目的在于将二者有机结合，取长补短，实现复杂场景和对象的精细三维重建。

《地面激光雷达与摄影测量三维重建》系统介绍激光雷达点云获取、摄影测量影像匹配及二者配准融合的基本原理与方法，进一步介绍点云分割、几何建模与纹理建模的一般方法及三维重建软件的基本功能，最后给出典型的工程应用实例。

《地面激光雷达与摄影测量三维重建》可作为工程测量、摄影测量、三维地理信息系统相关专业的本科教材，也可作为计算机图形学领域的研究开发人员、建筑遗产数字化保护的工程技术人员、相关专业教师和研究生的参考用书。

第1章 绪论

1．1 激光雷达测量的概念

1．2 摄影测量的概念

1．3 多源数据三维重建

1．4 激光雷达与摄影测量三维重建的比较

1．5 地面激光雷达与摄影测量三维重建的应用领域

思考题

第2章 激光雷达点云

2．1 地面激光雷达测量系统

2．2 地面激光雷达测量数据获取

2．3 点云去噪

2．4 点云平滑

2．5 激光雷达测量数据

思考题

第3章 摄影测量

3．1 影像获取

3．2 影像匹配

3．3 影像点云

3．4 摄影数据

思考题

第4章 三维点云配准

4．1 激光点云配准的概念

4．2 基于几何特征配准

4．3 迭代最近点配准

4．4 多站整体配准

4．5 激光雷达点云自动配准

4．6 影像点云与激光点云配准

思考题

第5章 点云融合与分割

5．1 点云去冗

5．2 点云抽稀

5．3 点云简化

5．4 点云分割

思考题

第6章 几何重建

6．1 几何重建的概念

6．2 基本体素

6．3 旋转体

6．4 不规则三角网

6．5 结构实体几何

6．6 深度图像

思考题

第7章 纹理重建

7．1 影像定向

7．2 点云纹理

7．3 基于深度图像的纹理映射

7．4 纹理接边

7．5 纹理镶嵌

思考题

第8章 激光雷达与摄影测量三维重建软件

8．1 软件总体构架

8．2 总体功能设计

8．3 数据管理与可视化

8．4 软件界面设计

思考题

第9章 工程应用

9．1 国家体育场安装数字化测量与三维建模

9．2 天津西站站房工程三维建模

9．3 故宫古建筑三维重建

9．4 后母戊鼎精细三维重建

思考题

参考文献2100433B