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第1章 绪论1

1.1 三维激光扫描技术基础1

1.2 海量点云处理理论综述3

1.3 主要研究内容4

第2章 海量点云数据的预处理6

2.1 点云数据的获取方案6

2.1.1 基于地面三维激光扫描系统的数据采集6

2.1.2 基于车载激光扫描系统的点云数据采集9

2.1.3 基于机载激光扫描系统的点云数据采集12

2.1.4 点云数据的预处理13

2.2 点云数据去噪方法13

2.2.1 点云数据的种类14

2.2.2 噪声的分类14

2.2.3 点云去噪算法14

2.2.4 点云数据交互式去噪20

2.3 点云空洞修补21

2.3.1 点云空洞修补的研究背景22

2.3.2 基于点云模型的空洞修补23

2.3.3 基于网格模型的空洞修补30

2.4 海量点云数据压缩算法33

2.4.1 海量点云数据压缩的准则34

2.4.2 基于三角网格的点云压缩34

2.4.3 基于点云的压缩算法35

2.5 点云数据配准方法研究41

2.5.1 点云配准定义42

2.5.2 点云配准研究现状43

2.5.3 基于特征的点云配准算法43

2.5.4 无特征的配准算法47

第3章 海量点云数据的重建方法52

3.1 点云重建研究现状52

3.1.1 国内外研究现状52

3.1.2 现有表面重建算法的局限性53

3.2 常用的点云重建算法介绍55

3.3 特征提取的研究进展61

3.3.1 基于三角网格的特征提取方法61

3.3.2 基于散乱点云的特征提取方法62

3.4 基于特征的点云重建方法63

3.4.1 特征点提取64

3.4.2 特征线提取70

3.4.3 特征线拟合71

3.4.4 实例与分析73

3.5 基于切片技术的点云重建方法76

3.5.1 切片点云生成76

3.5.2 特征点判断77

3.5.3 实验分析78

第4章 点云数据及模型的质量评价84

4.1 地面激光扫描误差分析84

4.1.1 按误差产生的性质分类85

4.1.2 按误差产生的原因分类85

4.2 外界因素产生的误差分析91

4.3 点云数据质量分析92

4.3.1 点云数据的理论精度92

4.3.2 点云数据的实际精度93

4.4 点云配准误差传播模型94

4.4.1 点云配准误差传播模型理论基础94

4.4.2 点云配准的误差传播模型计算步骤99

4.4.3 实验方案99

4.5 三维模型的质量评定方法104

4.5.1 点云数据点位精度105

4.5.2 球靶标中心坐标提取精度107

4.5.3 特征线段的精度评价110

4.5.4 平面模型精度评价110

4.5.5 不同建模方法模型精度评价114

第5章 点云数据处理技术介绍117

5.1 点云数据处理技术现状117

5.1.1 多视点云数据配准117

5.1.2 点云数据去噪与压缩118

5.1.3 特征提取118

5.1.4 构建网格119

5.1.5 曲面重构120

5.2 常用的点云处理软件的介绍和实例操作120

5.2.1 Geomagic Studio软件120

5.2.2 Imageware软件介绍139

5.3 几种常用的三维图形库介绍152

5.3.1 OpenGL152

5.3.2 Open Inventor154

第6章 地面三维激光扫描仪在隧道监测领域的应用162

6.1 隧道监测的意义及现状162

6.1.1 地面三维激光扫描技术在隧道监测领域的应用163

6.1.2 地面三维激光扫描技术在隧道监测项目中的应用案例——挪威奥斯陆（Oslo）附近的桑维卡（Sandvika）隧道监测项目164

6.2 隧道点云数据的获取及预处理167

6.2.1 隧道点云的获取167

6.2.2 隧道点云数据的预处理170

6.3 基于点云数据的隧道形变分析方法171

6.3.1 隧道点云中轴线拟合172

6.3.2 断面提取173

6.3.3 形变分析173

6.4 实例分析174

6.4.1 数据采集与处理174

6.4.2 中轴线生成174

6.4.3 断面提取175

6.4.4 收敛分析175

6.5 隧道点云的其他应用177

第7章 地面三维激光扫描仪在历史建筑保护领域的应用179

7.1 地面三维激光扫描技术在历史建筑保护领域的应用及意义179

7.1.1 研究历史建筑数字仿真技术的意义179

7.1.2 历史建筑数字仿真技术的研究现状179

7.2 基于点云的优秀历史建筑数字化流程180

7.2.1 建筑物的数字化流程180

7.2.2 建筑物的数据采集181

7.2.3 激光扫描数据的处理182

7.2.4 表面模型的纹理映射185

7.3 基于点云的优秀历史建筑建模实例187

7.3.1 海量点云的建筑三维模型制作——以Geomagic Studio12应用为例187

7.3.2 基于3D Max12建筑模型的优化197

第8章 地面三维激光扫描仪在大场景数字化领域的应用199

8.1 地面三维激光扫描技术在大场景数字化领域的应用及意义199

8.1.1 地面三维激光扫描技术在故宫古建筑测绘中的应用199

8.1.2 地面三维激光扫描技术在圆明园复原中的应用199

8.1.3 地面三维激光扫描技术在狮身人面像中的应用200

8.1.4 地面三维激光扫描技术在马丘比丘遗迹中的应用202

8.2 基于多技术融合的大场景数字化数据采集203

8.2.1 大场景数字化数据采集的常用方法203

8.2.2 多传感器集成系统204

8.2.3 多技术融合的大场景数据采集实例208

8.3 大场景中的景观制作209

8.3.1 概述209

8.3.2 自然景观的制作210

8.3.3 人造景观的制作215

8.4 基于点云的大场景数字化实例216

8.4.1 数据采集216

8.4.2 点云数据预处理218

8.4.3 模型制作及优化219

8.4.4 树木等景观制作220

8.4.5 3ds Max 中的处理221

参考文献222