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一种基于高程双阈值的点云地面点滤波方法

城市勘测 2024年第5期 84-89页

作者：高金彬花向红赵不钒李丞杨森武汉大学测绘学院湖北武汉430079 武汉理工大学安全科学与应急管理学院湖北武汉430070

地面点滤波是点云数据处理的重要环节之一。本文结合三维激光点云的高程分布特性,提出了一种基于高程双阈值的点云地面点滤波方法,该方法利用地面点和非地面点的高程值差异,分别设置大尺度高程阈值和小尺度高程阈值,实现地面点和非地面... 详细信息

地面点滤波是点云数据处理的重要环节之一。本文结合三维激光点云的高程分布特性,提出了一种基于高程双阈值的点云地面点滤波方法,该方法利用地面点和非地面点的高程值差异,分别设置大尺度高程阈值和小尺度高程阈值,实现地面点和非地面点的分离。结合ISPRS数据集,研究了本文算法中的控制参数(格网尺寸、预设坡度、标准差倍数)对滤波精度的影响,在此基础上,通过不同滤波算法精度比较分析,验证了本文算法的可行性和适用性。

关键词：点云高程双阈值控制参数地面点滤波精度分析

顾及杆状物和车道线的城市道路场景轻量化快速点云自动配准

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光学精密工程 2024年第4期32卷 535-548页

作者：赵辉友吴学群夏永华昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明600093

针对激光扫描获取城市场景出现不同时期位置偏差,传统点云配准方法存在效率低和鲁棒性低等局限性,本文提出了顾及杆状物和车道线的点云配准改进方法。首先对滤波后的点云进行体素格网降采样,再利用布料模型滤波对地面点滤波,后使用K均... 详细信息

针对激光扫描获取城市场景出现不同时期位置偏差,传统点云配准方法存在效率低和鲁棒性低等局限性,本文提出了顾及杆状物和车道线的点云配准改进方法。首先对滤波后的点云进行体素格网降采样,再利用布料模型滤波对地面点滤波,后使用K均值无监督分类非地面点云,后用先验的随机一致抽样法提取杆状物作为目标特征,并根据点云反射强度提出点云灰度图和空间密度分割法提取车道线。利用改进迭代最近点(ICP)算法和法向量约束,将杆状物作和车道线作为配准基元,几何一致算法剔除错误点对,并使用双向KD-tree快速对应特征点的关系,加快配准速度和提高精度。经实验证明,在低重叠度的城市点云场景耗时不到20 s,且只迭代20次,精度可达1.9877×10^(-5)m,可实现城市道路场景点云的高效准确配准。

关键词：车载激光扫描杆状物地面点滤波 K均值车道线改进ICP

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基于密集匹配点云的DEM生产可行性研究

测绘通报 2022年第9期 170-174页

作者：黄皓中苏鹏浩王冉王峰史韦韦赵剑飞北京飞马航遥科技有限公司北京100192 内蒙古自治区测绘地理信息中心内蒙古呼和浩特010010

无人机倾斜摄影直接生产的成果通常包括三维模型、TDOM、DSM等,然而规划设计通常不能直接利用倾斜数据输出的DEM,需要辅以人工编辑。作为倾斜摄影影像处理的过程成果,密集匹配点云未得到充分利用。其与激光雷达点云具备相似的结构,且点... 详细信息

无人机倾斜摄影直接生产的成果通常包括三维模型、TDOM、DSM等,然而规划设计通常不能直接利用倾斜数据输出的DEM,需要辅以人工编辑。作为倾斜摄影影像处理的过程成果,密集匹配点云未得到充分利用。其与激光雷达点云具备相似的结构,且点云密度可自由选择,在不考虑数据量的情况下,密集匹配点云的点密度可数倍于激光雷达点云。此外,密集匹配点云无需单独赋色,即具有纹理信息,对人工目视编辑自动分类后的地面点具有一定的辅助作用。本文对比分析了同一测区的密集匹配点云与激光雷达点云,验证了密集匹配点云用于房屋建筑区及稀疏林区地面点滤波并生产DEM的可行性。

关键词：激光雷达点云密集匹配点云地面点滤波数字高程模型

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基于LiDAR点云的断裂线提取方法研究

基于LiDAR点云的断裂线提取方法研究

作者：冯家兴中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

地震、滑坡等灾害的发生与断层密切相关,是地壳运动研究的重点和热点,因此快速、精确提取断层对地壳运动研究具有重要意义。通过遥感手段进行断层信息提取,通常是以DTM中断裂线的形式处理分析。激光雷达系统凭借其能够直接获取地表三维... 详细信息

地震、滑坡等灾害的发生与断层密切相关,是地壳运动研究的重点和热点,因此快速、精确提取断层对地壳运动研究具有重要意义。通过遥感手段进行断层信息提取,通常是以DTM中断裂线的形式处理分析。激光雷达系统凭借其能够直接获取地表三维坐标、可穿透植被、受天气影响小和在某些困难地区亦可使用的优势,已成为断裂线提取的主要手段之一。本文选择LiDAR系统获取的点云为数据源进行断裂线提取方法研究。首先,本文开展了LiDAR点云地面点滤波方法研究,通过公共LiDAR点云数据集对部分点云滤波方法进行实验对比分析,选择出表现优越的点云滤波方法,并对原始LiDAR点云数据集进行滤波处理。其次,本文利用断裂线呈线状分布、高程异常与坡度异常等特点实现断裂线的自动提取,保证了算法的鲁棒性,通过与现有断裂线提取算法的比较,完成了改进算法的精度分析与评价。最后,基于点云的RS-Conv深度神经网络模型对断裂线进行提取,并通过实验对该算法进行评价与分析。研究的主要结论如下:1.四组实验结果表明布料模拟方法和基于主动学习的方法更适合于具有断裂线地貌特征的LiDAR点云滤波处理。其中,布料模拟算法更适合于植被茂密的断裂带,主动学习方法则在多种地貌覆盖类型的区域均有良好的表现。2.利用断裂线呈线状分布、高程异常和坡度异常等特征,发展了基于张量分解的断裂线提取算法和基于漫水轮廓的断裂线提取算法。通过六组实验与其他三种传统的断裂线提取方法进行比较分析,结果表明本研究提出的两种断裂线提取方法性能更优,所提取的断裂线区域具有较好的可视化效果,能够为后续研究提供比较可靠和准确的断层信息数据。3.本文发展了基于单尺度与多尺度RS-Conv的断裂线提取算法。由于RS-Conv的模型特征与基于点的断裂线提取方法相似,因此本研究以RS-Conv卷积算子为核心发展了两种断裂线提取算法。通过对比实验证实了提出的两种基于深度学习的断裂线提取算法的优越性,且模型经过训练后能够快速、精确和自动地获取断裂线信息,研究成果可为地壳运动分析提供数据支持。

关键词： LiDAR点云断裂线自动提取深度神经网络地面点滤波

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林地TLS点云数据自动配准算法研究

林地TLS点云数据自动配准算法研究

作者：邢万里东北林业大学

学位级别：硕士

地基激光雷达(Terrestrial Laser Scanning,TLS)已经被广泛应用于林业资源调查中,能够实现样地内林木三维结构参数的高精度自动提取,并为大尺度遥感技术如机载激光雷达(Airborne Laser Scanning,ALS)提供大量高精度的地面验证数据。TLS... 详细信息

地基激光雷达(Terrestrial Laser Scanning,TLS)已经被广泛应用于林业资源调查中,能够实现样地内林木三维结构参数的高精度自动提取,并为大尺度遥感技术如机载激光雷达(Airborne Laser Scanning,ALS)提供大量高精度的地面验证数据。TLS的工作方式分为单测站和多测站,相比较而言,多测站工作方式能够获取样地场景更完整的信息,无论是单木识别率还是林木结构参数提取精度都优于单测站,因此多测站的工作方式在样地调查中应用的更为广泛。已有的TLS点云数据自动配准算法多基于线和面,无法直接应用到林地场景,而传统的人工设置标靶辅助点云数据进行配准的方法工作效率较低。针对已有的TLS点云数据自动配准算法不适用于林地场景的问题,本文提出了一种不需要任何辅助工具的林地TLS点云数据自动配准算法。主要研究内容与实验结果如下:(1)针对目前的地面点滤波算法在林分ALS点云数据中应用较好但不适用于林地TLS点云数据的问题,本文提出一种基于八叉树的地面点滤波算法。实验结果表明,该算法充分利用构建八叉树过程体元尺度依次减半的特点,只需设置地面点的分辨率即可实现地面点的全自动高精度滤波。(2)针对目前广泛使用的树干点识别算法存在树干点识别精度和效率较低的问题,本文提出了一种基于体元投影密度的树干点识别算法。实验结果表明,该算法能够实现逐体元的树干点识别,提高了树干点识别的效率,并且树干点识别结果的噪声比很小,即在提高效率的同时也提高了树干点识别的精度。(3)基于准确识别的地面和树干点云数据,本文提出了一种适用于林地场景的TLS点云数据的自动配准算法。实验结果表明,利用单木位置和胸径信息能够快速搜寻同名点,并实现点云数据的粗配准。针对匹配的树干和地面数据,利用ICP算法能够实现点云数据的精配准,最终实现点云数据的高精度自动配准。综上所述,本文将配准过程分为两步:粗配准和精配准,逐步实现林地TLS点云数据的高精度自动配准。基于识别的高精度地面点和树干点估测的单木位置和胸径可用于快速准确的获取基准站和配准站的同名点,实现点云数据的粗配准,在粗配准的基础上使用ICP算法经过多次迭代可实现林地点云数据的高精度自动配准。

关键词：地基激光雷达点云数据地面点滤波树干点识别粗配准精配准

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森林复杂场景的布料模拟点云滤波改进方法

地理空间信息 2024年第12期22卷 38-41页

作者：王海军肖海罗争光刘心成湖南省第二测绘院湖南长沙410100

针对机载LiDAR地面点滤波算法在复杂场景中,全局统一的滤波参数设置难以满足不同地形特征变化的地面点分类精度的问题,提出一种基于最低点中位数曲线判断地形变化并结合布料模拟的地面点滤波算法。首先构建点云最低点中位数曲线,通过该... 详细信息

针对机载LiDAR地面点滤波算法在复杂场景中,全局统一的滤波参数设置难以满足不同地形特征变化的地面点分类精度的问题,提出一种基于最低点中位数曲线判断地形变化并结合布料模拟的地面点滤波算法。首先构建点云最低点中位数曲线,通过该曲线的坡度判断地形变化状态,依据不同地形设置局部布料模拟滤波参数,实现地面点精准分类,然后将通过插值生成的数字表面模型和数字高程模型相减获得归一化数字表面模型。实验结果表明:本研究提出的改进方法获取的地面点分类结果和归一化数字表面模型的精度都明显高于坡度滤波、二次曲面滤波和全局布料模拟滤波方法。

关键词：机载LiDAR 地面点滤波归一化数字表面模型布料模拟