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基于球面投影的单站地面激光扫描点云构网方法
基于球面投影的单站地面激光扫描点云构网方法
摘要：
激光扫描技术在三维建模中起到了极为重要的作用。单站地面激光扫描点云是一种常见的数据来源。为了更好的处理这种数据，本文提出了一种基于球面投影的单站地面激光扫描点云构网方法。该方法先将点云数据投影到球面上，再利用球面网格化算法将球面上的点云构成三角网格。实验结果表明，该方法具有较高的精度和稳定性。
关键词：激光扫描；点云构网；球面投影；三角网格化；精度和稳定性。
1.引言
激光扫描技术是一种获取三维数据的常用方法，具有快速、精确和非破坏性等优点。单站地面激光扫描点云是其中一种数据类型，它主要应用于三维地形建模和建筑物模型重构等领域。
点云构网是将点云数据转化为三角网格等基础网格的过程。传统的点云构网方法通常采用基于光滑间隔的插值方法或者基于表面重构的方法。然而这些方法对于大型、复杂的点云数据无法取得较好的效果。因此，本文提出了一种基于球面投影的单站地面激光扫描点云构网方法，以更好地解决这些问题。
2.基于球面投影的点云构网方法
2.1点云投影
单站地面激光扫描点云数据通常由激光扫描仪获取，并通过后处理得到离散化的三维点云。为了方便处理，本文将点云数据投影到球面上，将三维点云数据转化为二维球面点云数据。球面投影是将三维坐标中的点映射到球表面上的过程，它保留了原始点的方位信息，人眼也更好地理解球面。
图1。球面上的点云
2.2球面网格化
将球面上的二维点云数据构造成三角网格，需要采用全局球面网格化算法。目前，已有多种球面网格化算法，如基于Deluanay三角剖分和基于分治的方法。在本文中，我们采用了基于快速优化算法和最小二乘算法的球面网格化方法，并在该方法的基础上进行了优化。
在球面网格化算法过程中，我们需要保证三角形面积尽可能均衡，并且避免网格产生内部自相交。为此，我们采用了基于最小二乘优化的点云拟合方法和三角形投影展开技术，以更好地处理球面上的点云。
图2。球面三角网格化结果
3.实验结果和分析
本文采用了IAS-Lab中提供的LIDAR数据进行实验。实验结果表明，基于球面投影的点云构网方法具有较高的精度和稳定性。同时，我们也发现，该方法对于噪声和野点的鲁棒性较强，具有较好的性能。
图3。实验结果比较
4.总结
本文提出了一种基于球面投影的单站地面激光扫描点云构网方法。该方法先将点云数据投影到球面上，再利用球面网格化算法将球面上的点云构成三角网格。实验结果表明，该方法具有较高的精度和稳定性。同时，该方法也具有较强的鲁棒性，对于噪声和野点具有较好的处理能力。