[發明專利]一種車載激光掃描路面點云非均勻抽稀方法

有效

• 申請號: 201410012987.9
• 申請日: 2014-01-13
• 公開（公告）號: CN103761711A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 盧秀山;劉如飛;田茂義;石波
• 申請（專利權）人: 青島秀山移動測量有限公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及車載激光掃描系統的數據處理技術。

技術背景

車載激光掃描系統能采集大面積、高精度、高密度的海量路面點云數據，通過空間插值可以生成路面數字高程模型、路面強度圖等，為進一步分析路面病害、路基沉降等應用提供基礎數據。但由于點云數據量大，含有過多冗余信息，給后續數據處理和應用帶來很大不便。因此，在不損失信息的前提下，如何對點云數據進行抽稀，用更少的數據表達路面、地物特征具有重要應用價值。

目前點云抽稀方法主要依據數據的空間特征建立抽稀準則，目的在于抽稀地形數據；但對于車載激光點云，不僅記錄了地物表面的空間位置信息，還記錄了地物強度信息，如果按照傳統方法進行處理，則會破壞激光強度反映的信息，所以很需要發明一種新的點云抽稀方法。

發明內容

為了在車載激光掃描路面點云數據抽稀時，能夠更好的保留路面空間與強度信息特征，本發明提出一種路面點云非均勻抽稀方法。

一種車載激光掃描路面點云非均勻抽稀方法，包括以下步驟：

第一步：獲取車載系統采集過程中的行駛軌跡、激光點掃描角度、掃描時間的信息數據，根據已知信息數據進行一系列坐標變換，將點云轉化為相應坐標系下的平面坐標系點，然后根據相鄰兩個掃描點的時間差或角度差把離散的掃描點分割為一系列按照時間排序的掃描線；

第二步：根據需要獲取的數據精度、調查地物類型、點云密度等因素確定線抽稀尺度和點抽稀尺度，具體為：

第2.1步：點抽稀尺度的確定

先獲取目標地物類型尺寸寬度，比較該尺寸寬度與掃描線上相鄰點距的關系，確定出抽稀比例和均勻抽稀間隔點數，然后抽取激光點；

上述抽稀比例＝相鄰點距/尺寸寬度；例如尺寸寬度為20cm，相鄰點距5cm，則抽稀比例為1/4，原來掃描線上100點，則抽稀間隔點數為4，即每4個點抽取一點，共抽取25點；

第2.2步：線抽稀尺度的確定

當要提取的目標地物類型尺寸小于掃描間隔時，不抽稀；當要提取的目標地物類型尺寸大于兩倍掃描間隔時，可進行等間隔抽稀；例如掃描線間隔0.08m，路面坑槽寬度為0.2m，則可以從兩條相鄰掃描線中抽稀一條；

第三步：建立信息特征點判斷準則，具體為：

第3.1步：首先構建以抽稀點為中心的窗口點集，根據掃描線上最小尺寸地物寬度，確定窗口點集數量大小W值；

第3.2步：確定高程特征點

以掃描線上路面中間向兩側一定范圍內相鄰點的高差均值表示路面粗糙度H_R值；計算待抽稀點與其他點的高程相近的數量HSN值和相差較大數量HDN值，計算時，兩點高差H_d值符合條件H_d≤H_R，HSN值增加；當符合條件H_d＞H_R，HDN值增加；當HDN≥HSN時，為高程特征點；

第3.3步：確定強度特征點

在掃描線上對點云的強度值進行直方圖統計，確定同類地物的強度最大范圍，以兩倍范圍作為不同地物強度跳躍值I_j；對抽稀點為中心的窗口點集的強度值進行比較，計算強度相近數量ISN值和相差較大數量IDN值，兩點強度差I_d值符合條件I_d≤I_j，ISN值增加；符合條件I_d＞I_j，值增加；當IDN≥ISN且IDN＜W-1時，為強度特征點；

第四步：對單條掃描線上激光點進行點抽稀

首先，根據第二步確定的點抽稀尺度均勻抽取激光點；然后，逐點判斷每個被抽稀點的信息特征，根據第三步信息特征點判斷準則，先判斷高程信息特征，如果是，保留該高程特征點；當不是高程特征點時，再判斷是否為強度信息特征點，如果是，保留該強度特征點；

第五步：對多條掃描線進行線抽稀

首先，根據線抽稀尺度從多條相鄰掃描線中抽取一條；然后，根據前一條抽取的掃描線上信息特征點掃描角位置，分析其他待抽稀線上對應角度位置激光點的高程和強度是否相近，如果相近則保留該點。

本發明提供了一種車載激光掃描路面點云非均勻抽稀方法，該方法在無損路面高程與強度信息的情況下實現了點云的抽稀，給后續數據處理和應用帶來便利。

附圖說明

圖1路面點云非均勻抽稀方法數據處理流程圖；

圖2高程特征判斷原理圖；

圖3強度特征判斷原理圖；