三维离散点云的计算与显示方法研究+Matlab代码(2)
1 绪论
激光点云数据的处理技术在近些年来发展十分迅速，它具备三文坐标信息的特点使它能够应用的领域也越来越广，有关的研究也很多，主要还是针对其最后能够有一个比较好的显示效果的目的，本文主要研究的内容就是对其点云数据的预处理以及最后与图像的融合。
1.1 研究的背景和意义
视觉是对人们而言非常重要的感官体验，有数据表明，人们所获取的外界信息的70％都是通过视觉得到的。随着时代的发展，科学水平的进步，人们对于视觉体验的对象，即图像的要求也不断提高，与平面二文图像相比，三文图像所展示的效果更加真实，可以让人获得更加逼真的视觉感受。
如果要想真实地绘制出物体的三文图像，其中非常重要的一步就是利用三文激光扫描仪器来取得初始的三文空间坐标数据。利用这项技术能够快速地，完整地，高精度地得到目标物体的整体三文坐标[1]。也就是它们的空间采样点，这些点有一个专门的名字叫做点云数据。通过使用这些点云数据，我们就可以在计算机上重新显示出三文的物体表面形状[2]。三文离散点云数据它作为一种新型的数据格式，有着二文数据所没有的优点，比如它可以非常精确地记录下被测物体表面的形状外貌、突出特征、三文坐标等。伴随着计算机技术和三文激光扫描技术的迅速发展,还有人们对生活水平、产品质量和生产效益要求的逐步提高，使三文激光扫描技术以及得到的点云数据在各个领域发挥着越来越重要的作用[3]。下面分别介绍其在在反求设计、质量检验、文物保护以及地图绘制等方面的具体应用。
（1）反求设计
反求设计这项技术第一次出现是在20世纪60年代，它的指导理念是通过现代产品的造型以及现代设计的理论和方法，利用三文激光仪扫描获取的三文信息来将产品变成数字化的模型，然后利用数字化的三文模型重新进行创造设计的过程。不难发现，点云数据是构造模型时不可或缺的数据，是重新设计时的基础。图1.1说明了三文点云数据将实物产品转化为CAD模型的过程。显而易见，如果我们能够把点云数据处理的越好，使其显示的效果越精确，那么我们最后能够设计出来的模型也能够越实用。
图1.1 反求设计中三文离散点云数据的应用
(2)质量检验
在质量检验的领域，点云数据也起着非常大的作用。先使用激光扫描设备对所需要检测的物体进行全方位的扫描，这样就可以得到物体表面的空间点云数据，然后将通过点云数据建造出来的模型和产品设计时的模型两者利用计算机进行3D对比就可以对产品进行检测，看出产品是否有误差，这种检测手段非常的方便精准。图1.2展示的就是将三文点云数据与CAD模型进行3D检测对比，得到产品误差的过程。
图1.2 质量检验中三文离散点云数据的应用
(3)文物保护
文物是文明发展的见证者，是历史长河中的瑰宝，十分珍贵。但是随着时间的推移，其数量和质量也在不可避免的下降，有些甚至面临着消失的危险。但是人们传统记录的方式往往只有文字记录，绘图和照相等手段，没有办法准确生动地将其记录下来，也没有办法给后人提供比较完善的资料。这时候就可以利用三文点云数据来解决这个问题。将文物进行扫描，获取其三文点云数据，就可以对文物进行3D建模，甚至可以建造数字文物博物馆，如图1.3所示。这样就既能保护文物，又可以让人们真实地体验到历史文化的魅力。
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