基于四叉树索引的深度图像可视化研究
随着现代科学技术的发展,获取空间信息的手段日新月异,先后出现了许多高新的测量仪器,如三维激光扫描仪等。由于三维激光扫描具有扫描速度快、精度高、主动性强、获取信息丰富等特点,三维激光扫描技术在我国已经应用到了很多领域,如古建筑文物保护、虚拟现实表达、变形监测等,成为继GPS以来最有发展潜力的测量技术之一。
然而在三维激光扫描仪硬件设备高速发展的同时,相应的处理软件还存在着许多问题。例如,在面对获取的海量数据时,软件的浏览查询等功能操作很慢,有时甚至会出现停滞的现象,极大地影响了数据后处理的效率及用户欣赏场景模型时的连贯性。因此,如何实现三维激光扫描数据快速浏览和显示成为迫切需要解决的问题。针对上述情况,本文研究利用四叉树对深度图像建立索引,通过对深度图像数据的划分,采样建立具有多分辨率层次结构的深度图像,在此基础上应用数据裁剪、Level of Detail(简称LOD)、内外存调用策略等关键技术实现了深度图像快速可视化的实验原型系统。本文的主要内容如下:(1)主要研究了深度图像的概念、分类和获取方式,对三维激光扫描技术原理进行了简单介绍,阐述了点云与深度图像的联系与区别。实现了由点云到基于点基准的深度图像转换,并且定义了一种基于测站中心点的深度图像的格式。
(2)提出利用四叉树对深度图像进行划分并建立索引的思想,并总结出一套划分时的规则要求。
(3)对现阶段深度图像几种采样方法进行了总结和分析,借鉴均匀采样法的思想,实现了对深度图像的采样,实验证明可以满足本文多分辨率深度图像快速可视化的需要。
(4)结合LOD技术、数据裁剪技术、内外存调用策略等相关方面的研究,采用四叉树索引和多尺度技术,实现了深度图像的LOD模型渐进绘制,即在视点和数据较远的情况下,调用较粗糙的模型,反之,调用较为精细的模型。
(5)在理论研究的基础上,以Visual Studio2005(VC++)作为开发平台,结合OpenGL三维图形库进行设计,并利用Leica HDS Scanstation2型号仪器对山西大同兴国寺五龙壁的一站高精度扫描数据为实验数据,实现了深度图像一些基本的交互性操作,如旋转、平移、缩放等功能,通过前文提到的相关技术实现了多分辨率深度图像的可视化,证明了思路和算法的可行性。
三维激光扫描;深度图像;四叉树索引;层次细节模型;可视化
北京建筑工程学院
硕士
地图制图学与地理信息工程
王晏民
2011
中文
P283.7;TP391.41
46
2011-08-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）