地面激光雷达与摄影测量三维重建

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

第1章绪论

地面激光雷达与摄影测量是目前空间目标三维数字化的两种主要前沿手段，基于两种数据的三维重建就是在两种数据相互融合的基础上，对融合数据进行几何上及纹理上的三维重建。本章作为全书内容的纲领，主要介绍两种三维数据获取手段的概念和发展趋势、激光雷达点云与摄影测量数据的特点及对比，以及地面激光雷达与摄影测量三维重建的应用领域等。本章学习重点是三维数据获取技术的发展，以及采用三维数据进行三维重建的目的及特点等内容，从宏观上了解三维测量的技术特点及其优势。

1.1激光雷达测量的概念

激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统(熊辉丰，1994)，工作波段在红外线与可见光波段，一般由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统构成。

本书中的激光雷达(LiDAR)是近年来发展起来的一项高新测量技术，可全天候、快速、直接、高精度地采集测量目标的三维几何信息，部分设备还能获取到目标的反射强度信息。

激光雷达最初只是用于一维测距，到20世纪末，激光雷达测量技术获得了巨大的发展，实现了激光测距从一维测距向二维、三维扫描发展，使测量数据(距离和角度)由传统人工单点获取变为连续自动获取数据。特别是近些年来，欧、美、加、日等国家和地区几十家高新技术公司开展了对三维激光扫描技术的研究开发，激光雷达硬件设备(三维激光扫描仪)发展迅速，在精度、速度、易操作性、轻便、抗干扰能力等性能方面逐步提升，而价格则逐步下降，这些因素都使激光雷达测量技术逐步成为快速获取空间数据的主要方式之一。到20世纪90年代中后期，三维激光扫描仪已形成了颇具规模的产业，其产品在精度、速度、易操作性等方面达到了很高的水平。国内在激光雷达硬件的研究起步于20世纪90年代中期，稍落后于西方。近些年来，三维激光扫描技术在我国已经逐步实现国产化，杭州中科天维科技有限公司及广州中海达卫星导航技术股份有限公司等都推出了国产激光扫描仪。

……

本书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。