Reconstrução de superfície otimizada para curvatura de nuvens de pontos de tubos de lava lunares

YAO Jiaqi ,  

LI Youzhi ,  

HAN Yuan ,  

AI Hongxu ,  

JI Zhenchen ,  

WANG Yanqiu ,  

ZHENG Fu ,  

SUN Zhibin ,  

摘要

A reconstrução da superfície a partir de nuvens de pontos é uma das tecnologias chave no campo da exploração lunar, cujo efeito depende da qualidade da nuvem de pontos. Para melhorar a precisão da nuvem de pontos e simultaneamente reforçar os detalhes da superfície reconstruída, evitando o alisamento excessivo, foi proposta uma metodologia de reconstrução da superfície baseada na distância euclidiana dos vetores normais da nuvem de pontos e na projeção da superfície. Primeiramente, foi realizada a estimativa e normalização dos vetores normais em nuvens de pontos não estruturadas usando análise de componentes principais, aplicando um método de filtragem por voxel para o pré-processamento dos dados e remoção de outliers. Em seguida, utilizou-se o método dos mínimos quadrados móveis baseado numa função de peso anisotrópica para a projeção da nuvem de pontos, obtendo dados da nuvem de pontos suaves que preservam as características geométricas locais. Finalmente, o algoritmo de Poisson foi utilizado para realizar a reconstrução implícita da superfície e construir uma malha triangular. Foram analisados os parâmetros morfológicos dos tubos de lava de Indiana e estudado o efeito dos parâmetros do algoritmo na reamostragem e reconstrução da superfície. Os resultados mostram que, para um raio de projeção de 30 mm e um limiar de diferença do vetor normal de 5°, a precisão da reamostragem é máxima, com o erro quadrático médio da nuvem de pontos inferior a 13,9 mm; para um raio de projeção de 40 mm e um limiar de 5°, a reconstrução da superfície é ótima, com o erro quadrático médio da superfície reconstruída inferior a 67,6 mm. Comparado com métodos de amostragem do ponto mais distante, amostragem no espaço normal, amostragem uniforme e amostragem por voxel, este método permite uma reconstrução de superfície mais precisa, sendo adequado para a reconstrução da superfície de nuvens de pontos de tubos de lava naturais e pode ser utilizado para construir modelos 3D de alta precisão de tubos de lava lunares.

关键词

LIDAR; reconstrução de superfície de nuvem de pontos; exploração lunar; tubos de lava; reamostragem

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