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基于小波技术的散乱点云自适应压缩算法

同济大学学报（自然科学版） 2013年第11期41卷 1738-1743页

作者：徐工程效军同济大学测绘与地理信息学院上海200092

提出基于小波技术的散乱点云自适应压缩算法.利用快速成型理论中的切片技术,将三维空间点云数据降为二维平面点云数据,并对排序后的点云数据进行小波变换,利用小波系数峰值,自适应地保留能够反映目标特征和细节信息的点,实现散乱点云的... 详细信息

提出基于小波技术的散乱点云自适应压缩算法.利用快速成型理论中的切片技术,将三维空间点云数据降为二维平面点云数据,并对排序后的点云数据进行小波变换,利用小波系数峰值,自适应地保留能够反映目标特征和细节信息的点,实现散乱点云的快速压缩.借助于实验,验证切片的分割厚度选为采样间隔的2~3倍时,可以实现快速高质量的散乱点云压缩.结果表明:算法在特征保留上具有明显的优势,能够最大限度地保留特征信息,压缩效果更为理想,且无需设置阈值,同时还具有自适应的特点,有助于实现压缩的自动化.

关键词：散乱点云自适应压缩切片技术小波变换

适用于多值曲面修复的空洞边界提取方法及应用

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测绘学报 2012年第6期41卷 831-837页

作者：程效军何桂珍同济大学测绘与地理信息学院上海200092 现代工程测量国家测绘地理信息局重点实验室上海200092

针对常用的空洞边界提取方法在噪声干扰和投影单值方面的缺点,提出一种能克服投影重叠问题而适用于多值曲面修复的空洞边界自动提取方法。首先求出散乱点云的k近邻域,利用推进式逐层求解法ALS将各近邻域点投影至平面;然后在平面内进行... 详细信息

针对常用的空洞边界提取方法在噪声干扰和投影单值方面的缺点,提出一种能克服投影重叠问题而适用于多值曲面修复的空洞边界自动提取方法。首先求出散乱点云的k近邻域,利用推进式逐层求解法ALS将各近邻域点投影至平面;然后在平面内进行网格划分及提取边界网格,在此基础上应用最小凸包法提取边界线;最后,进行空洞边界与物体本身边界的识别。为了验证其有效性,将该方法应用于后续的空洞填充及曲面重构中,并选用采样点到所建曲面模型的最大距离和平均距离为定量评价指标进行精度分析及评价。试验结果表明,采用ALS以及最小凸包法能够保留特征和避免投影重叠,所提取的空洞边界精确,能够满足后续建模的需要。

关键词：多值曲面修复空洞边界提取 ALS 散乱点云最小凸包

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激光强度值改正模型与点云分类精度

同济大学学报（自然科学版） 2014年第1期42卷 131-135页

作者：谭凯程效军同济大学测绘与地理信息学院上海200092

基于激光雷达方程分别建立线性、对数、三次多项式物理改正模型对各种因素进行改正,利用改正后的强度值进行点云分类,并对三种模型改正效果、分类精度、运算效率等进行比较分析.结果表明:线性模型分类精度最低,运算量小;三次多项式模型... 详细信息

基于激光雷达方程分别建立线性、对数、三次多项式物理改正模型对各种因素进行改正,利用改正后的强度值进行点云分类,并对三种模型改正效果、分类精度、运算效率等进行比较分析.结果表明:线性模型分类精度最低,运算量小;三次多项式模型分类精度最高、运算量大;对数模型精度与运算量兼顾.因此,在实际应用中,可根据数据量大小、运算速度要求、分类精度要求等合理选择三种模型进行点云分类,点云分类后能为后续建模提供数据基础和特征约束,实现对点云的有效压缩并提高点云建模的效率.

关键词：激光雷达方程激光强度值改正物理改正模型点云分类

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基于形态学的散乱点云轮廓特征线提取

同济大学学报（自然科学版） 2014年第11期42卷 1738-1743页

作者：程效军方芳同济大学测绘与地理信息学院上海200092

采用逆向工程领域切片技术和数学形态学方法提取点云的轮廓特征线.空间散乱点云密度高且无拓扑关系,通过切片分层可将空间点云转换为不同层的平面切片点云.借鉴图像处理方法,将切片点云转换成二值图像,使用形态学运算提取其轮廓像素,将... 详细信息

采用逆向工程领域切片技术和数学形态学方法提取点云的轮廓特征线.空间散乱点云密度高且无拓扑关系,通过切片分层可将空间点云转换为不同层的平面切片点云.借鉴图像处理方法,将切片点云转换成二值图像,使用形态学运算提取其轮廓像素,将轮廓像素转换为轮廓特征点并采用B样条曲线拟合成轮廓特征线.实验验证该方法可以得到高质量轮廓线,并可以有效地解决"多环"切片难以正确提取轮廓特征的问题.

关键词：切片技术形态学轮廓特征散乱点云

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双阈值法地面激光点云强度图像边缘提取

同济大学学报（自然科学版） 2015年第9期43卷 1425-1431页

作者：谭凯程效军同济大学测绘与地理信息学院上海200092

在扩展目标激光测距方程的基础上,根据扫描仪的辐射机制,分析了利用强度图像进行点云边缘提取的可行性及强度图像中非边缘点、边缘点及噪声点的八邻域特征.根据各类点的八邻域特征,提出了一种双阈值判别准则,用于提取强度图像中的非边... 详细信息

在扩展目标激光测距方程的基础上,根据扫描仪的辐射机制,分析了利用强度图像进行点云边缘提取的可行性及强度图像中非边缘点、边缘点及噪声点的八邻域特征.根据各类点的八邻域特征,提出了一种双阈值判别准则,用于提取强度图像中的非边缘点、边缘点与噪声点.根据判别结果:对非边缘点与噪声点进行中值滤波;对边缘点,其灰度值保持不变.最后利用Canny算子对滤波后的强度图像进行边缘提取,并通过实验对该方法进行了验证,对不同的双阈值选取结果进行了讨论分析.实验结果表明:利用原始激光强度图像可有效实现地面激光点云的边缘提取,双阈值法不仅能去除点云强度图像中的椒盐噪声,同时能保证边缘提取的精度.

关键词：地面三维激光扫描激光测距方程点云强度噪声强度图像边缘提取

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基于多项式模型的TLS激光强度值改正

中国激光 2015年第3期42卷 302-310页

作者：谭凯程效军同济大学测绘与地理信息学院上海200092

从激光雷达测距方程出发,根据扫描仪的辐射机制,运用多项式模型拟合激光强度值与接收功率之间的关系。由于系统参数与目标反射率未知,接收功率无法获取,所以通过激光入射角的余弦与激光测距值平方的组合,构造新变量,实现目标反射率与扫... 详细信息

从激光雷达测距方程出发,根据扫描仪的辐射机制,运用多项式模型拟合激光强度值与接收功率之间的关系。由于系统参数与目标反射率未知,接收功率无法获取,所以通过激光入射角的余弦与激光测距值平方的组合,构造新变量,实现目标反射率与扫描几何因素的分离,根据多项式模型建立激光强度值与新变量之间的模型关系。定义了标准测距值与标准入射角,分析残差特性,对激光强度中的距离和入射角效应进行改正。通过实验进行验证分析。实验结果表明:该方法能有效地去除由距离和入射角引起的强度偏差,精确地对激光强度值进行改正。

关键词：遥感激光强度激光测距值激光入射角激光雷达测距方程多项式模型

具有最小截断二乘稳健初值的点云平面拟合算法

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同济大学学报（自然科学版） 2015年第9期43卷 1419-1424页

作者：程效军李杰同济大学测绘与地理信息学院上海200092

针对粗差含量较高的点云平面拟合,提出具有最小截断二乘(LTS)稳健初值的拟合算法.首先采用随机抽样的方法计算平面方程系数的LTS估值,选择稳健的绝对偏差中位数作为初始单位权中误差,然后再进行选权迭代.这样既保证了选权迭代法较高的... 详细信息

针对粗差含量较高的点云平面拟合,提出具有最小截断二乘(LTS)稳健初值的拟合算法.首先采用随机抽样的方法计算平面方程系数的LTS估值,选择稳健的绝对偏差中位数作为初始单位权中误差,然后再进行选权迭代.这样既保证了选权迭代法较高的估计效率,又可以保持LTS方法的稳健性.实验结果表明,具有LTS稳健初值的选权迭代法对于粗差含量较高的点云数据仍然稳健,可以得到准确的平面方程.

关键词：平面拟合稳健估计最小截断二乘选权迭代特征值迭代

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基于激光点云的隧道形变分析方法

中国激光 2018年第4期45卷 219-224页

作者：张立朔程效军同济大学测绘与地理信息学院上海200092

随着激光扫描技术精度和效率的提高,可获得高精度点云的地面三维激光扫描技术已被广泛应用于地铁隧道变形监测、结构构建等领域。但在测量的隧道数据中,有很多来自隧道上的附着物的数据须要剔除,以便对隧道进行变形分析。基于三维激光... 详细信息

随着激光扫描技术精度和效率的提高,可获得高精度点云的地面三维激光扫描技术已被广泛应用于地铁隧道变形监测、结构构建等领域。但在测量的隧道数据中,有很多来自隧道上的附着物的数据须要剔除,以便对隧道进行变形分析。基于三维激光扫描数据,以运营中的地铁隧道为研究对象,提出了一种断面分析方法。针对数据中存在的大量粗差,提出了以残差1范最小为平差准则的椭圆拟合方法,利用自适应的阈值剔除粗差。采用分段圆弧代替整体椭圆进行断面分析。对提取的断面进行了形变分析,实验结果表明,该方法能够剔除数据中的粗差,采用分段圆弧分析能准确反映隧道的形变。

关键词：测量摄影测量与遥感隧道变形分析 1范最小自适应阈值激光点云

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建筑物立面点云直线段特征提取方法

中国激光 2019年第11期46卷 279-290页

作者：李金涛程效军同济大学测绘与地理信息学院上海200092 自然资源部现代工程测量重点实验室上海200092

针对现有从建筑物立面点云数据中检测提取直线段特征的方法存在漏检现象严重和准确程度不高的问题,提出一种基于切片的建筑物立面点云直线段特征提取方法。首先对建筑物点云姿态进行调整,使其走向与Y坐标轴一致,然后沿三个坐标轴方向对... 详细信息

针对现有从建筑物立面点云数据中检测提取直线段特征的方法存在漏检现象严重和准确程度不高的问题,提出一种基于切片的建筑物立面点云直线段特征提取方法。首先对建筑物点云姿态进行调整,使其走向与Y坐标轴一致,然后沿三个坐标轴方向对点云进行切片并在切片上提取特征点;之后分别对三个方向提取的特征点基于圆柱体生长的方式进行直线段聚类;最后采用残差1范数最小进行聚类特征点的直线段拟合及对直线段端点进行调整和优化。采用多组实验数据对本方法进行验证,实验结果表明:本文方法的直线段提取精度为点云中平均点间距的1/2;与基于平面分割和图像检测的方法相比,本文方法提取直线段的精确率平均提高了2.4%,召回率平均提高了48.1%,可以更加准确有效地从建筑物立面点云数据中提取直线段特征。

关键词：图像处理立面点云切片直线段聚类残差1范数最小特征提取