[發明專利]一種車載激光掃描點云數據的城市地物分類方法

有效

• 申請號: 201310307332.X
• 申請日: 2013-07-19
• 公開（公告）號: CN103390169A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 李霖;郭浩;蒯希;朱海紅;徐堅;黃民發
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06F17/30;G01S17/89
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 嚴彥

1.一種車載激光掃描點云數據的城市地物分類方法，其特征在于，包含以下步驟：

步驟1，結合行車軌跡數據，對原始車載激光掃描點云數據進行道路面濾波，將道路面點云數據與其他地物點云數據分離開，包括以下子步驟，

步驟1.1，根據行車軌跡數據，沿行車軌跡方向，以每個行車軌跡節點作為中心點，構建矩形濾波窗口，對落在矩形濾波窗口內的數據進行直方圖統計分析確定道路面閾值范圍，得到初步道路面點云數據；

步驟1.2，對步驟1.1所得到的初步道路面點云數據從距離和角度兩個維度進行分析，按照掃描線排列的方式進行整理，標記初步道路面點云數據中每一個道路面數據點所屬的掃描線編號；

步驟1.3，對經步驟1.2掃描線整理后所得到的道路面點云數據按照掃描線編號順序進行逐掃描線分析，包括對每條掃描線，依次計算該掃描線中每個道路面數據點與其前后相鄰兩道路面數據點的高程差，如果兩個高程差均超出預設高程差閾值，則將該道路面數據點作為雜點剔除；從步驟1.1所得到的初步道路面點云數據剔除雜點后，保留的道路面數據點作為最終的道路面點云數據，從原始車載激光掃描點云數據中剔除最終的道路面點云數據后，得到其他地物點云數據；

步驟2，將步驟1所得其他地物點云數據進一步識別為不同的地物類型，包括以下子步驟，

步驟2.1，以每個行車軌跡節點作為中心點，根據預設構建圓形區域，根據步驟1.3所得結果搜索落在圓形區域中的道路面點云數據，依次計算每個圓形區域中所有道路面數據點的平均高程值并作為相應行車軌跡節點處的道路面高程值；

步驟2.2，遍歷計算其他地物點云數據中每一個數據點分別與所有行車軌跡節點的水平距離，選取與當前所遍歷數據點距離最近的行車軌跡節點，將當前所遍歷的數據點的高程值與步驟2.1所得相應行車軌跡節點附近道路面高程值作差，得到其他地物點云數據中每個數據點相對于附近道路面的相對高程值；

步驟2.3，根據預設采樣間隔，構建水平面矩形規則格網，將經步驟2.2高程改正后所得到的其他地物點云數據投影到水平面矩形規則格網中，統計落在每個格網單元中所有數據點的最大高程值并作為該格網單元的特征值，生成點云特征圖像；

步驟2.4，通過預設類別閾值進行初步分類，得到每個格網單元對應所屬類別的編號，構成其他地物初步分類結果；

步驟2.5，對經步驟2.4所得到的其他地物初步分類結果，運用元胞自動機進行預設次數的演變，得到最終的其他地物分類結果。

2.根據權利要求1所述車載激光掃描點云數據的城市地物分類方法，其特征在于：步驟1.1包括以下子步驟，

步驟1.1.1，根據原始車載激光掃描點云數據所覆蓋的范圍，構建二維空間規則格網索引，計算每一個數據點所屬格網單元編號并生成索引文件；

步驟1.1.2，遍歷行車軌跡節點，依次構建矩形濾波窗口，根據索引文件搜索落在矩形濾波窗口中的所有數據點；

步驟1.1.3，對步驟1.1.2所得到的矩形濾波窗口內所有數據點的高程值進行直方圖統計分析，統計方式如下，

以當前矩形濾波窗口內最低數據點的高程作為起點，根據預設區間長度從低到高進行分區，設分為n個區間，依次統計落在每個區間中的點數，并從低到高依次對n個區間進行編號為0，1，2，…，n-1；挑選出點數最多的5個區間，并確定這5個區間所對應的區間編號；

對這5個區間號按照從小到大的順序進行排列，以點數最多的區間MaxBin為中心，分別向上、向下遍歷剩余4個區間，挑選出剩余4個區間中與MaxBin依次相鄰的區間，形成一個連續區間段；

檢查連續區間段內最小區間編號是否為0，

如果為0，則將該連續區間段作為道路面閾值范圍，將落入該連續區間段內的數據點認定為道路面數據點，得到初步道路面點云數據；

如果不為0，則將該連續區間段以及低于該連續區間段的所有區間段作為道路面閾值范圍，將該連續區間段內的數據點以及低于該連續區間段的所有數據點均認定為道路面數據點，得到初步道路面點云數據。

3.根據權利要求1或2所述車載激光掃描點云數據的城市地物分類方法，其特征在于：步驟2.5中元胞自動機的構建規則為，元胞為經步驟2.4初步分類后的格網單元，每個元胞的狀態值為格網單元的類別編號，元胞空間為經步驟2.4初步分類后的所有格網單元構成的集合；

每次演變對元胞空間中所有的元胞按照所設定的元胞自動機規則遍歷1次，所述元胞自動機規則包括如下子步驟，

步驟a，判別當前元胞的狀態值S是否為0，如果為0則不進行后續判別并保持該狀態值，如果不為0則繼續后續步驟b；

步驟b，統計當前元胞的Moore鄰居內所有狀態值的個數sum_type，如果存在某個狀態值k的個數sum_k大于4，則將當前元胞的狀態值更改為k并結束對該元胞的判別，如果不存在則繼續后續步驟c；

步驟c，統計當前元胞的Moore鄰居內所有狀態值得到最大狀態值S_max，如果S_max比當前元胞狀態值S大則將當前元胞的狀態值更改為S_max，否則保持不變。