利用灰度体元模型的机载LiDAR 3D 道路提取

作     者：王丽英 段孟柳 WANG Li-Ying;DUAN Meng-Liu

作者机构：辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院阜新123000 中铁二十四局集团新余工程有限公司新余338000 

出 版 物：《自动化学报》 (Acta Automatica Sinica)

年 卷 期：2020年第46卷第11期

页      面：2439-2447页

核心收录：

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 081802[工学-地球探测与信息技术] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 0810[工学-信息与通信工程] 083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 081105[工学-导航、制导与控制] 0818[工学-地质资源与地质工程] 081602[工学-摄影测量与遥感] 0816[工学-测绘科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 081002[工学-信号与信息处理] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金(41471315) 辽宁省自然科学基金(20170540419) 辽宁省教育厅科学技术研究项目(LJ2019JL015)资助 

主　　题：激光雷达 道路提取 灰度体元模型 强度 三维 

摘      要：面向机载LiDAR数据的道路提取算法的常用数据结构存在局限:2D格网及TIN表达多次回波数据时存在的信息损失会影响提取结果的完整性且提取结果为2D形式;点云的空间结构及拓扑信息难以利用,由此导致算法设计的困难.为此,提出了一种基于灰度体元模型的3D道路提取算法.算法首先将LiDAR数据规则化为灰度体元模型(灰度为体元内LiDAR点的平均强度值的量化表示);然后选取道路种子体元进而搜寻并标记种子及其3D连通区域为道路体元;最后利用数学形态学优化提取结果.基于ISPRS提供的包含不同复杂程度的城区路网LiDAR数据测试“邻域尺度和“灰度差阈值参数的敏感性及提出的算法的精度.实验结果表明:56邻域为最佳邻域尺度、2为最佳灰度差阈值;道路提取的平均质量、完整度及正确率分别为70%、86.77%及81.13%;对相对平坦的单层路网及起伏较大的复杂路网均可成功提取.