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融合车载影像与点云的道路边界提取与矢量化

武汉大学学报（信息科学版） 2024年第4期49卷 631-639页

作者：李庞胤米晓新丁鹏辉孙为晨张华祖刘翀董震杨必胜武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079 时空数据智能获取技术与应用教育部工程研究中心湖北武汉430079 青岛市勘察测绘研究院青岛市海陆地理信息集成与应用重点实验室山东青岛266034

车载激光点云的数据不完整和影像连续帧之间的地物重影现象给提取连续、完整的道路边界带来了巨大挑战。提出了一种融合点云与全景影像的道路边界提取与矢量化方法。首先,分别从点云和全景影像中提取初始道路边界点,然后基于非闭合Snak... 详细信息

车载激光点云的数据不完整和影像连续帧之间的地物重影现象给提取连续、完整的道路边界带来了巨大挑战。提出了一种融合点云与全景影像的道路边界提取与矢量化方法。首先,分别从点云和全景影像中提取初始道路边界点,然后基于非闭合Snake模型融合两种数据源中的道路边界点,实现结构化和非结构化道路边界的准确提取与矢量化。该融合过程首先基于点云中的道路边界构建特征图,并以车载影像中的道路边界提取结果为初始轮廓,然后基于道路边界的几何特性构建非闭合Snake模型,最后通过求解该模型实现多源道路边界点的融合,并完成道路边界线的矢量化。将该方法应用于2个城市场景数据集,结果表明:该方法可有效提取形状多样的结构化和非结构化道路边界,对由于遮挡导致的数据不完整和多帧影像中的地物重影具有较强的鲁棒性,对城区道路边界提取的精度、召回率、F1值分别优于95.43%、89.27%、93.38%。

关键词：道路边界提取移动激光扫描(MLS) 多模态数据融合

基于轻量型移动测量系统的地外熔岩隧道3D探测与地表验证

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深空探测学报(中英文) 2024年

作者：赵昕梁福逊李健平陈一平杨必胜武汉大学计算机学院武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室中山大学测绘科学与技术学院

熔岩隧道广泛存在于地球及地外天体，可为人类未来登陆地外天体提供天然庇护，地外熔岩隧道探测具有重要意义。然而，熔岩隧道探测存在许多挑战，已有的地球熔岩隧道探测方案设备不便携、自动化程度和工作效率低，难以用于地外熔岩隧道... 详细信息

熔岩隧道广泛存在于地球及地外天体，可为人类未来登陆地外天体提供天然庇护，地外熔岩隧道探测具有重要意义。然而，熔岩隧道探测存在许多挑战，已有的地球熔岩隧道探测方案设备不便携、自动化程度和工作效率低，难以用于地外熔岩隧道探测。针对上述问题，提出一种基于轻量型移动测量系统的熔岩隧道3D探测方法，利用穿戴式设备实现高效精细地地图构建和三维形态表达，并通过地球熔岩隧道探测进行验证。首先利用激光扫描高效获取熔岩隧道内点云，并基于迭代卡尔曼滤波算法生成熔岩隧道3D点云实时地图。然后结合地面滤波、隧道壁提取、法向量估计等点云智能处理方法，实现熔岩隧道的三维智能化重建，并作形态学分析。选取海南省海口市的仙人洞及七十二洞作为地外熔岩隧道的模拟场景进行实验，结果表明，所提方法实现了熔岩隧道3D实时自主测图，生成的点云地图及3D模型相比于已有研究结果更精准、地貌形态细节信息更多，可更好地满足熔岩隧道的形态分析需求，有望为地外熔岩隧道探测提供基础。

关键词：熔岩隧道轻量型移动测量系统激光点云三维建模形态学分析

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头盔式激光扫描系统WHU-Helmet

同济大学学报（自然科学版） 2022年第7期50卷 933-939页

作者：李健平杨必胜武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079

轻小型穿戴式激光扫描系统具有成本低、体积小、易操作的特点,为室内外一体化三维地理信息获取提供了一种可行方案,是传统移动测量系统的有效补充。相比现有手持及背包激光扫描系统,基于头盔的观测平台与用户视线保持方向一致,具有“所... 详细信息

轻小型穿戴式激光扫描系统具有成本低、体积小、易操作的特点,为室内外一体化三维地理信息获取提供了一种可行方案,是传统移动测量系统的有效补充。相比现有手持及背包激光扫描系统,基于头盔的观测平台与用户视线保持方向一致,具有“所见即所得”的特点,让作业人员双手得到了解放。以自主研发的头盔式激光扫描系统“WHU-Helmet”为对象,设计了基于多尺度正态分布变换的LiDAR-IMU SLAM算法,实现了在室内外环境无缝的实时三维点云数据获取。以两个典型室内外环境为实验区域(办公楼、地铁站),将“WHU-Helmet”获取的三维点云与地面式激光扫描系统获取的三维点云对比,平均误差小于0.44 m,均方根误差小于0.23 m,表明了头盔式激光扫描系统在室内外一体化三维测图中具有巨大的潜力。

关键词：激光扫描广义点云三维测图实时定位与建图智慧城市

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面向智能化测绘的城市地物三维提取

测绘学报 2022年第7期51卷 1476-1484页

作者：杨必胜陈驰董震武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079

精准有效的三维时空信息是新型基础设施建设、实景三维中国、自然资源管理与监测等国家重大需求不可或缺的重要支撑。测绘装备的快速发展提升了点云和影像获取的便捷性,为智能化测绘提供了一种全新技术手段。然而,如何从点云、影像中智... 详细信息

精准有效的三维时空信息是新型基础设施建设、实景三维中国、自然资源管理与监测等国家重大需求不可或缺的重要支撑。测绘装备的快速发展提升了点云和影像获取的便捷性,为智能化测绘提供了一种全新技术手段。然而,如何从点云、影像中智能地提取三维时空信息仍然面临诸多困境。本文围绕城市场景中地物目标智能化提取的需求,重点阐述点云位置精度改善、点云与全景影像融合、部件级典型地物要素精细提取、软件研发与工程实践4个方面的关键技术与研究进展,为实景三维中国建设等提供关键支持。

关键词：三维信息提取点云特征融合智能化测绘人工智能

从大模型看测绘时空信息智能处理的机遇和挑战

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武汉大学学报(信息科学版) 2023年第11期48卷 1756-1768页

作者：杨必胜陈一平邹勤武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079 中山大学测绘科学与技术学院广东珠海519082 武汉大学计算机学院湖北武汉430072

当前,时空信息、定位导航服务已成为重要的新型基础设施,在通用人工智能的驱动下,大模型引领的智能时代已经到来,越来越强大的大模型将在测绘时空信息智能处理与应用中发挥越来越重要的作用。以大模型为研究范式,总结大模型在测绘时空... 详细信息

当前,时空信息、定位导航服务已成为重要的新型基础设施,在通用人工智能的驱动下,大模型引领的智能时代已经到来,越来越强大的大模型将在测绘时空信息智能处理与应用中发挥越来越重要的作用。以大模型为研究范式,总结大模型在测绘时空信息智能处理的现状与进展,分析大模型在测绘时空信息智能处理面临的挑战,阐述多模态融合与理解架构设计、提示工程优化微调以及人在回路引导决策3个核心方面在时空信息测绘大模型中的关键作用。针对行业理解深度、数据安全隐患、内容可信度保障以及训练部署成本优化4个方面,展望时空信息测绘大模型面临的挑战与发展趋势。

关键词：时空信息大模型多模态提示工程人在回路智能化测绘

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点云压缩研究进展与趋势

武汉大学学报（信息科学版） 2023年第2期48卷 192-205页

作者：张卉冉董震杨必胜黄荣刚徐大展武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079 时空数据智能获取技术与应用教育部工程研究中心湖北武汉430079 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院大地测量与地球动力学国家重点实验室湖北武汉430077 城市空间信息工程北京市重点实验室北京100038 浙江省测绘科学技术研究院浙江杭州310012

三维点云为物理世界精细数字化提供了高精度的三维表达方式,广泛应用于三维建模、智慧城市、自主导航系统、增强现实等领域。然而点云的数据海量、非结构化、密度不均等特点给点云的存储和传输带来了巨大挑战,因此在有限的存储空间容量... 详细信息

三维点云为物理世界精细数字化提供了高精度的三维表达方式,广泛应用于三维建模、智慧城市、自主导航系统、增强现实等领域。然而点云的数据海量、非结构化、密度不均等特点给点云的存储和传输带来了巨大挑战,因此在有限的存储空间容量和网络传输带宽中实现低比特率、低失真率的点云压缩具有重要的理论意义和实用价值。围绕点云压缩中的研究现状、标准框架和评价指标,阐述国内外点云压缩算法研究工作、运动图像专家组压缩标准框架以及几何和属性信息质量评价指标的最新进展,分析比较3种开源点云压缩算法在点云压缩公开数据集下的性能表现,并对点云压缩的主要发展方向趋势予以展望。

关键词：三维点云压缩算法几何信息编码属性信息编码点云质量评价

车载激光扫描数据中多类目标的层次化提取方法

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测绘学报 2015年第9期44卷 980-987页

作者：董震杨必胜武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079 武汉大学时空数据智能获取技术与应用教育部工程研究中心湖北武汉430079

提出了一种从车载激光扫描数据中层次化提取多类型目标的有效方法。该方法首先利用颜色、激光反射强度、空间距离等特征,生成多尺度超级体素;然后综合超级体素的颜色、激光反射强度、法向量、主方向等特征利用图分割方法对体素进行分割... 详细信息

提出了一种从车载激光扫描数据中层次化提取多类型目标的有效方法。该方法首先利用颜色、激光反射强度、空间距离等特征,生成多尺度超级体素;然后综合超级体素的颜色、激光反射强度、法向量、主方向等特征利用图分割方法对体素进行分割;同时计算分割区域的显著性,以当前显著性最大的区域为种子区域进行邻域聚类得到目标;最后结合聚类区域的几何特性判断目标可能所属的类别,并按照目标类别采用不同的聚类准则重新聚类得到最终目标。试验结果表明,该方法成功地提取出建筑物、地面、路灯、树木、电线杆、交通标志牌、汽车、围墙等多类目标,目标提取的总体精度为92.3%。

关键词：车载激光点云多尺度超级体素多类型目标提取显著性层次化提取

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语义知识支持的城市POI与道路网集成方法

武汉大学学报（信息科学版） 2013年第10期38卷 1229-1233页

作者：张云菲杨必胜栾学晨武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室武汉市珞喻路129号430079 武汉大学时空数据智能获取技术与应用教育部工程研究中心武汉市珞喻路129号430079

提出一种基于POI与道路间语义关联的城市POI与道路网集成方法。首先利用POI的路名信息构建POI语义连接图,并识别和简化道路交叉口结构;然后结合POI与交叉点的连接路名信息进行POI与路网的特征点匹配;最后通过迭代方式实现POI与路网数据... 详细信息

提出一种基于POI与道路间语义关联的城市POI与道路网集成方法。首先利用POI的路名信息构建POI语义连接图,并识别和简化道路交叉口结构;然后结合POI与交叉点的连接路名信息进行POI与路网的特征点匹配;最后通过迭代方式实现POI与路网数据的位置集成。实验表明,本文方法能够将偏差较大的POI有效集成到道路网中,保证POI与导航路网间相对位置的准确性。

关键词：兴趣点道路网语义关联语义连接图数据集成

一种改进的基于道路网络距离的K近邻查询算法

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武汉大学学报（信息科学版） 2008年第4期33卷 437-439页

作者：肖晖杨必胜武汉大学交通研究中心武汉市430079 武汉大学遥感信息工程学院武汉市430079

研究了空间网络数据库中的K近邻查询,提出了一种新的基于道路网络距离的KNN查询算法。这种方法以已有的道路网络模型框架为基础,通过预计算NN表,减少了昂贵的最短路径计算,利用两个链表记录已访问弧段的信息,避免了不必要的磁盘I/Os,从... 详细信息

研究了空间网络数据库中的K近邻查询,提出了一种新的基于道路网络距离的KNN查询算法。这种方法以已有的道路网络模型框架为基础,通过预计算NN表,减少了昂贵的最短路径计算,利用两个链表记录已访问弧段的信息,避免了不必要的磁盘I/Os,从而有效地提高了算法效率。实验结果表明,在目标点分布比较密集的情况下,本算法明显优于其他算法。

关键词：空间网络数据库 KNN查询道路网络