113092-----机载雷达实习报告
《机载雷达技术》课程实习
学生姓名：张萍
班学号：113092-27
指导教师：郑坤
中国地质大学（武汉）信息工程学院
2011年10月
目录
化石林雷达数据处理 (3)
一、实习题目： (3)
二、实习要求： (3)
三、实习目的： (3)
四、实习内容： (3)
五、实习方法： (4)
1、多站配准（已预处理）。 (5)
2、去除非观测目标点云（已预处理）。 (5)
3、噪声去除： (5)
4、点云采样： (7)
5、构建三角网： (7)
6、三角网处理： (8)
7、纹理映射（不考虑） (11)
8、模型偏差分析： (11)
六、实习结果： (12)
地大隧道点云数据处理 (13)
一、实习题目 (13)
二、实习要求： (13)
三、实习目的： (13)
四、实习内容： (13)
五、实习方法： (13)
1、多站配准（已预处理）。 (14)
2、去除非观测目标点云（已预处理）。 (14)
3、噪声去除： (14)
4、点云采样： (15)
5、构建三角网： (16)
6、三角网处理： (16)
7、纹理映射（不考虑） (19)
8、模型偏差分析： (19)
六、实习结果： (20)
化石林雷达数据处理
一、实习题目：
化石林雷达数据处理
二、实习要求：
根据课上学习的理论知识，将理论知识运用到实践中。结合实验室现有的地面激光雷达设备采集的数据和相应的数据处理软件，要求学生学会使用Geomagic对已经配准好的点云数据进行建模，并对模型进行优化处理，最后对模型的偏差进行分析。具体分为以下三部分：
1）三维激光扫描原理
2）扫描数据处理流程
3）Geomagic软件的使用
三、实习目的：
本课程实习是该专业的一门必修课，通过实习要求学生在学习激光雷达的基础知识上，学会并掌握在计算机环境下扫描数据处理流程，能够通过接触点运数据的过程，对激光雷达数据和处理有更深刻的认识。在学会实际动手操作的同时，还要达到加深和巩固所学理论知识的目的。
四、实习内容：
熟悉扫描数据的处理流程。拿到数据后应当按照图1.1“扫描数据的处理流程图”中的内容提示完成本次实习。
由于我们拿到的数据是经过预处理的，已经完成了下图的过程中的第一步“多站配准”和第二步“去除非观测目标点”，所以我们的数据处理从下图中的第三步开始。另外，由于纹理映射不具备条件，也不予以考虑。下面简述数据处理流程中每个步骤要实现的过程和达到的效果。
1、多站配准（已预处理）：每个测站的点云数据是在各自扫描仪坐标系中；扫描仪坐标系是以扫描仪激光发射中心为原点，扫描仪0度方向为X轴，垂直于扫描仪地盘平面方向为Z轴，垂直于ZOX平面为Y轴的笛卡尔直角坐标系。
2、去除非观测目标点云（已预处理）：由于每次扫描点云数据量较大，为了便于后期数据处理，应该删除非观测目标的点云
3、噪声去除：在扫描仪采集数据过程中由于许多原因会产生一些噪声点，这些点会影响后期的三维建模，所以必须将它们去除。
噪声点云来源：空气中的浮沉颗粒等；
噪声点云的特点：少量，孤立存在；
4、点云采样：由于激光扫描仪的扫描特性，距离扫描仪越近的物体采集的点云越密集，
距离扫描仪越远的物体采集的点云越稀疏，另外在对多站数据进行配准后会出现重叠部分。所以要对点云进行采样，以便得到分布较为合理的点云。
5、构建三角网：将点云按照一定的规则连接形成三角网
6、三角网处理：
1）删除不正确的三角网 2）填补孔
3）三角网简化处理 4） 平滑处理
7、纹理映射（不考虑）：根据扫描仪采集照片的相机的姿态（已知）可以确定照片在模型中的空间姿态，从而根据投影关系将照片映射到每个三角形面片上。
8、模型偏差分析：因为激光扫描仪属于测量仪器，它获取的数据不仅能定性描述目标物体的形态，更重要的是它能够定量的描述目标物体的位置，大小。所以通过点云建立的模型具有量测性，而不只是示意性。在通过点云建立的模型的过程中，或多或少会产生偏差。但是必须将该偏差控制在允许的范围内。
图1.1 扫描数据的处理流程图
五、实习方法：
打开原始数据如下图：
图1.2 原始数据
按照上述图1.1扫描数据的处理流程图，对化石林激光雷达点云数据处理的具体操作按步骤分步陈述如下：
1、多站配准（已预处理）。
2、去除非观测目标点云（已预处理）。
3、噪声去除：
噪声点
图1.3 点云数据减少噪声前
1）点击减少噪声，设置参数，自动减少噪声
只去除部分噪声点
图1.4 自动减少噪声后
2）左键选择区域，点击删除，手工去除噪声。缺点去除速度慢，但是能去除人眼可见的所有噪声点。
手动选中要去除的噪声点
图1.5 手动选中要去除的噪声点
较完整的
手动去除
效果
图1.6 删除手动选择的噪声点处理结果
4、点云采样：
图1.7 点云采样前
图1.8 点云采样后5、构建三角网：
采集前共820354个点
采集后公100951个点设置采样参
图1.9 构建三角网
6、三角网处理：
1）删除不正确的三角网
不正确的三角网
图1.10 不正确的三角网
图1.11网格医生查找出的不正确的三角网
图1.12 网格医生修复后的三角网
2）填补孔
图1.13 需要填补的孔
图1.14 全部填充孔结果3）三角网简化处理
图1.15 三角网简化处理前需要填补的孔全部填补后
简化前有267226个三角形
简化后有
187058个三角
图1.16 三角网简化处理后4）平滑处理
平滑处理
平滑处理前，三
角格网棱角明显
图1.17 平滑处理前
平滑处理后，三角
格网棱角被锐化
图1.18 平滑处理后
7、纹理映射（不考虑）
8、模型偏差分析：
参数设置
图1.18 偏差分析参数设置
偏差分析
结果
图1.19 整体偏差分析结果
色彩呈现黄
色和蓝色，说
明偏差较小
图1.20 局部偏差分析结果
六、实习结果：
图1.21 结果图
地大隧道点云数据处理
一、实习题目
地大隧道雷达数据处理
二、实习要求：
同实习一
三、实习目的：
同实习一
四、实习内容：
同实习一
五、实习方法：
由于数据量较大在装入数据的时候先选择了采样50%，否则计算机运行实在太慢。打开50%采样数据如下图：
图1.1 装入50%采样数据
按照上述图1.1扫描数据的处理流程图，对化石林激光雷达点云数据处理的具体操作按步骤分步陈述如下：
1、多站配准（已预处理）。
2、去除非观测目标点云（已预处理）。
3、噪声去除：
噪声点
图1.2 点云数据减少噪声前1）点击减少噪声，设置参数，自动减少噪声
只去除部分噪声点
参数设置
图1.3 自动减少噪声后
2）左键选择区域，点击删除，手工去除噪声。缺点去除速度慢，但是能去除人眼可见的所有噪声点。
手动选中要去除的噪声点
图1.4 手动选中要去除的噪声点
较完整的
手动去除
效果
图1.5 删除手动选择的噪声点处理结果
4、点云采样：
采集前共
1583060个点
图1.6 点云采样前
设置采样参
采集后公
299705个点
图1.7点云采样后5、构建三角网：
图1.8 构建三角网6、三角网处理：
1）删除不正确的三角网
不正确的三角网
图1.9 不正确的三角网
图1.10 网格医生修复后的三角网2）填补孔
需要填补的孔
图1.11 需要填补的孔
全部填补后
图1.12 全部填充孔结果
3）三角网简化处理
简化前有702170
个三角形
图1.13 三角网简化处理前
设置参数
简化后有526627个
三角形
图1.14 三角网简化处理后4）平滑处理
平滑处理
平滑处理前，三
角格网棱角明显
图1.15 平滑处理前
平滑处理后，三角
格网棱角被锐化
图1.16 平滑处理后
7、纹理映射（不考虑）
8、模型偏差分析：
参数设置
图1.17 偏差分析参数设置
偏差分析结果
图1.18 整体偏差分析结果
色彩呈现黄色和蓝
色，说明偏差较小
图1.19 局部偏差分析结果六、实习结果：
图1.21 结果图