[發明專利]一種微地形表面重建方法

有效

• 申請號: 201610084032.3
• 申請日: 2016-02-06
• 公開（公告）號: CN105761312B
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 蘇偉;朱德海;吳代英;張明政;張蕊;郭浩;趙曉鳳
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G06T17/30
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李相雨

本發明公開了一種基于激光雷達的微地形重建方法，步驟如下：(1)激光掃描獲得海量、離散激光雷達點云數據后，進行不同站點間的點云數據拼接，并分離地面點和非地面點；(2)進行點云數據抽稀、點云孔洞區或點云密度極低區的邊界點檢測；(3)計算微地形的分形特征，并確定無標度區；(4)以帶法線控制的隨機中點位移法對點云孔洞區和點云密度極低區進行插值；(5)利用貪婪投影三角化方法，基于地面點進行微地形重建。

技術領域

本發明涉及遙感技術與測繪學技術領域，更具體涉及一種微地形表面重建方法。

背景技術

微地形是指由自然力或人類活動等作用形成的大小不等、性狀各異的局部地形，具有表面細節結構復雜、地形起伏隨機等特點。對于植被來說，微地形造成了水熱養分等條件的差異變化，這種變化影響著地表植被的生長；對于園林景觀來說，依照天然地貌或人為造出的微地形仿自然界中的起伏變化地勢，決定園林中的水體、園林構筑物、樹木、花草等的分布。因此，進行微地形的精細重建對于微地形環境研究、微地形改造利用具有非常重要的意義。

目前，微地形重建方法一般采用常規地形建模方法，其模型精度與計算機硬件系統、建模算法、模型三維顯示算法以及地形原始數據相關?，F階段，計算機硬件以及算法已經不再是重建的障礙，但是原始地形數據的信息容量和精確度仍是制約精確地形模型建立的瓶頸。傳統人工勘測方法得到的數據難以詳盡描述地形微小細節變化，且人工采集數據較為費時、費力，難以采集到人難以到達區域的地形數據，數據精度也有賴于勘測人員的業務熟練度。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是如何基于大量數據，準確、自動化測量微地形數據。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種微地形表面重建方法，所述方法包括以下步驟：

S1、根據激光雷達獲取點云數據，并對多站點的所述點云數據進行配準、拼接；將所述點云數據分類為地面點云和非地面點云；

S2、設置抽稀密度，對所述地面點云中點云密度過高的區域進行點云抽??；利用規則格網掩膜檢測算法，檢測點云孔洞區和點云密度極低區；

S3、采用雙對數線性擬合方法求取研究區域地形的無標度區，并基于該無標度區尺度求算地形分形維數D、表示地形表面粗糙度參數H和地形表面起伏度參數σ等地形分形參數；

S4、利用帶法線控制的隨機中點位移法以及所述地形分形維數D、表示地形表面粗糙度參數H、地形表面起伏度參數σ，對所述點云孔洞區和點云密度極低區進行插值；

S5、利用貪婪投影三角化方法，對步驟S4得到的地面點云進行微地形表面重建，并通過三角格網曲面模型表達微地形。

優選地，所述步驟S1中，對所述點云數據分類利用漸進不規則三角網加密法進行；

所述點云數據拼接具體為：將不同站點的點云坐標轉換為同一坐標系下的坐標。

優選地，所述步驟S2中，檢測點云孔洞區和點云密度極低區的具體步驟S21中，規則格網邊長λ為：

其中，P為所述步驟S1中得到的地面點云的點集密度；

步驟S22中，每一所述點云對應的規則格網坐標的計算公式為：

其中，λ為所述規則格網邊長，x_i,y_i為所述步驟S1中得到的地面點云的點集中點在xy平面投影坐標，x_min為x_i,取值中最小值，y_min為y_i取值中的最小值，i的取值范圍為[1，n]，n表示所述地面點云的總數。