[發明專利]基于激光雷達點云的樹木分割方法及單棵樹提取方法

有效

• 申請號: 201710022884.4
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN106815847B
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 熊彪;許繼偉;王鵬
• 申請（專利權）人: 非凡智慧(寧夏)科技有限公司
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11;G06T3/00;G06T17/00
• 代理公司: 37105 濟南誠智商標專利事務所有限公司
• 代理人: 李修杰<國際申請>=<國際公布>=<進入

1.基于激光雷達點云的樹木分割方法，其特征是，它通過圖像初始分割和過分割點云融合處理來對激光雷達點云中的樹木進行分割；所述樹木分割過程包括以下步驟：

1)從原始的激光雷達點云中將樹的點云分離出來；

樹的點云的分離過程是通過濾波方法先將原始激光雷達點云分為地面點和非地面點，再利用分類方法將非地面點分為樹的點云和非樹點云；

2)將三維的原始激光雷達點云投影到二維平面，并利用圖像分割算法對樹的點云進行初始分割；

利用分水嶺分割算法，以二維圖像作為輸入參數，通過區域增長對雷達點云進行圖像分割；

3)將二維的初始分割結果轉到三維網格環境下，首先確定每個分割組塊的根網格和樹枝網格，然后利用3D網格融合算法將過分割的點云進行融合；

所述將原始激光雷達點云分為地面點和非地面點的過程包括以下步驟：

1)選取初始種子點構建初始TIN：確定點云的邊界，并以最大建筑物尺寸為網格大小，構建網格，選取每個網格中的最低點作為種子點，四個角點的高程等于距離該角點最近的種子點高程，剩下的點則定義為待定點；

2)TIN迭代加密：對待定點進行判定是否為地面點并且刷新三角網，根據待定點的坐標位置，確定待定點所在的三角面片，計算其與所在三角面片的角度和距離，如果角度和距離均小于給定閾值則定義為地面點；否則計算三角面片的坡度，如果坡度小于閾值則判定該點為非地面點；否則，對該點的鏡像點判斷是否為地面點，如果是則該點為地面點，否則為非地面點；

3)將新增的地面點加入TIN，并重復TIN迭代加密過程，直到將所有地面點加入TIN為止。

2.根據權利要求1所述的基于激光雷達點云的樹木分割方法，其特征是，將三維的原始激光雷達點云投影到二維平面的過程就是將激光雷達點云劃分在規則三維網格中的過程。

3.根據權利要求1所述的基于激光雷達點云的樹木分割方法，其特征是，所述根網格和樹枝網格的確定是通過以下兩個標準來實現的，對于每一個分割組塊及其鄰接分割組塊：

1)每個分割組塊中，具有最小高程的網格為根網格；

2)按照每個分割組塊為單位，直接或間接連接到根網格的網格均為樹枝網格。

4.根據權利要求1所述的基于激光雷達點云的樹木分割方法，其特征是，利用3D網格融合算法將過分割的點云進行融合的過程包括以下步驟：

1)如果一個分割組塊的根網格與其鄰接分割組塊的根網格之間的二維距離超過規定的閾值時則不進行融合，否則進入下一步；

2)如果該分割組塊的根網格與其鄰近分割組塊的樹枝網格之間的二維或者三維距離超過規定的閾值時則不進行融合，否則進入下一步；

3)如果該分割組塊的每個樹枝網格與其鄰近分割組塊的樹枝網格之間的二維或者三維距離超過規定閾值時則不進行融合，否則將該分割組塊與其鄰接分割組塊進行融合；

4)重復上述步驟繼續對兩個相鄰分割組塊進行融合。

5.基于激光雷達點云的單棵樹提取方法，其特征是，包括以下過程：

利用權利要求1至4任意一項所述的基于激光雷達點云的樹木分割方法對激光雷達點云進行樹木分割；

建立單棵樹的三維模型；

利用單棵樹的三維模型提取出單棵樹并獲取每棵樹的高度、體積和樹冠面積。

6.根據權利要求5所述的基于激光雷達點云的單棵樹提取方法，其特征是，利用LOD2數據來建立單棵樹的三維模型。