[發(fā)明專利]一種利用LiDAR點云數(shù)據(jù)提取水體邊緣線的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610143722.1
• 申請日: 2016-03-14
• 公開（公告）號: CN105825506B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賈東振;何秀鳳
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號: G06T7/13
• 分類號: G06T7/13
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司32200
• 代理人: 朱小兵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種提取水體邊緣線的方法，特別涉及一種利用LiDAR點云數(shù)據(jù)提取水體邊緣線的方法。

背景技術(shù)

水是決定濕地存亡的必要條件，利用遙感技術(shù)獲取濕地水體面積對濕地具有重要指示意義，遙感技術(shù)作為一種新型的空間對地觀測技術(shù)，一直被廣泛用于灘涂濕地的動態(tài)監(jiān)測和資源調(diào)查。但傳統(tǒng)光學(xué)遙感技術(shù)在灘涂水體調(diào)查方面存在數(shù)據(jù)質(zhì)量受天氣狀況影響嚴(yán)重、夜間無法工作以及植被覆蓋較濃郁區(qū)域光學(xué)遙感不能穿透植被等影響，因而光學(xué)遙感技術(shù)在濕地應(yīng)用中受到一定限制。

機載激光掃描探測系統(tǒng)是一種主動式對地觀測系統(tǒng)，具有高可靠性、高分辨率和高精度等特征，已在諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，將機載LiDAR技術(shù)應(yīng)用于濕地潛在儲水能力探測方面具有較大前景，基于散亂點云數(shù)據(jù)的水體輪廓線精確提取則是獲得儲水能力的關(guān)鍵步驟。目前，利用散亂點云數(shù)據(jù)直接提取出邊界點是邊緣提取算法的主要手段之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種利用LiDAR點云數(shù)據(jù)提取水體邊緣線的方法，只利用機載LiDAR散亂點云數(shù)據(jù)即可提取水體輪廓線的方法，可以應(yīng)用于機載LiADR點云數(shù)據(jù)水體邊緣檢測。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種利用LiDAR點云數(shù)據(jù)提取水體邊緣線的方法，包括以下具體步驟：

步驟1，讀取目標(biāo)區(qū)域的原始機載LiDAR點云數(shù)據(jù)，得到原始LiDAR點云數(shù)據(jù)的總個數(shù)n；

步驟2，確定格網(wǎng)劃分的步長并確定x方向和y方向格網(wǎng)的個數(shù)n_x和n_y；

步驟3，遍歷步驟2中得到的n_x×n_y個格網(wǎng)，根據(jù)格網(wǎng)內(nèi)點云的個數(shù)來判斷格網(wǎng)是否為水體內(nèi)格網(wǎng)，并記錄每個水體內(nèi)格網(wǎng)的位置，從而得到所有水體內(nèi)格網(wǎng)及其位置，具體步驟如下：

301：令w＝1，v＝1；

302：對第w行第v列格網(wǎng)的四個頂點進(jìn)行編號，其中該格網(wǎng)的右下角頂點編號為1，其他頂點按逆時針順序依次編號為2、3和4，利用公式4計算該格網(wǎng)1～4頂點的坐標(biāo)(x_right,y_down)、(x_right,y_up)、(x_left,y_up)和(x_left,y_down)：

303：計算當(dāng)前格網(wǎng)內(nèi)點云的個數(shù)z，如果z≥5，則執(zhí)行步驟304；若z＜5，則將當(dāng)前格網(wǎng)標(biāo)記為水體內(nèi)格網(wǎng)，轉(zhuǎn)入步驟305；

304：令w＝w+1，如果w≤n_x，則v保持不變，返回步驟302；如果w＞n_x，則令w＝1，v＝v+1，返回步驟302；

305：記錄每個水體內(nèi)格網(wǎng)的位置，從而得到所有水體內(nèi)格網(wǎng)及其位置；

步驟4，逐個搜索步驟3得到的l個水體內(nèi)格網(wǎng)的八連通格網(wǎng)，獲得目標(biāo)區(qū)域內(nèi)所有水陸交界格網(wǎng)，并確定所有水陸交界格網(wǎng)位于水體內(nèi)的頂點，具體步驟如下：

401：令I(lǐng)＝1；

402；將第I個水體內(nèi)格網(wǎng)作為種子格網(wǎng)，對種子格網(wǎng)的八連通格網(wǎng)進(jìn)行編號，其中右下角格網(wǎng)編號為1，其他格網(wǎng)按逆時針方向依次編號為2～8；

403：分別計算1～8號格網(wǎng)內(nèi)的點云個數(shù)h，若h≥5則將該格網(wǎng)標(biāo)記為水陸交界格網(wǎng)；

404：令I(lǐng)＝I+1，若I≤l則返回步驟402，否則終止迭代，從而得到目標(biāo)區(qū)域內(nèi)所有水陸交界格網(wǎng)，執(zhí)行步驟405；

405：確定步驟403中標(biāo)記的水陸交界格網(wǎng)位于水體內(nèi)的頂點；

步驟5，逐個搜索步驟4得到的K個水陸交界格網(wǎng)，得到每個水陸交界格網(wǎng)的水體邊緣點，具體步驟如下：

501：令t＝1；

502，任選一個第t個水陸交界格網(wǎng)位于水體內(nèi)的頂點作為種子頂點w₁，采用K-D樹組織種子頂點和該水陸交界格網(wǎng)內(nèi)的點云，利用最近鄰算法獲得種子頂點的最近鄰點，將最近鄰點作為水體邊邊緣點的初始種子點o₁；

503：以初始種子點o₁為起點，確定初始種子點o₁逆時針一側(cè)的水體邊緣點，具體步驟如下：