[發明專利]一種機載激光雷達點云中自動提取建筑物信息的方法

有效

• 申請號: 201710109898.X
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN106970375B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 何明;李勇;雍斌;任立良;張曉祥;方秀琴;馮莉;周嘉俊
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01S7/48
• 分類號: G01S7/48;G01S17/88
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李曉靜

1.一種機載激光雷達點云中自動提取建筑物信息的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，使用機載激光雷達系統對目標區域進行數據采集，得到原始點云數據；

步驟二，根據約束條件從原始點云數據集中隨機選取不共線的三個點作為初始種子點；

步驟三，根據所選初始種子點的空間坐標計算其確定的平面方程；

步驟四，計算各點云到該平面的距離d_i并計算其標準偏差σ，i為點云的序號；

步驟五，設置閾值t＝2σ，當d_i＞t時，將該點云分類為局外點，反之則分類為局內點，并統計局內點個數；

步驟六，將步驟二至步驟五迭代一定次數，選擇包含局內點個數最多的平面；

步驟七，將步驟六中得到的平面中的點云剔除，剩余的點作為下一次處理的原始點云數據集，重復步驟二至七，直到提取出了所有的建筑物點云平面；

步驟八，利用三維形態學腐蝕運算去除部分誤分類點云，獲取建筑物分布信息；

其中，所述步驟二通過設立約束條件對原始點云數據集進行隨機抽樣，約束條件為：

1)預先將原始點云數據集建立格網索引，為避免采樣點云之間距離過遠，在隨機選取初始種子點時，采樣點云格網索引差值應小于設定閾值α；

2)不同屋頂面間往往彼此相離，甚至存在高程突變，同一屋頂面內部存在連通性，點云之間高程值相差不大，因此能夠根據點云的鄰接關系，對選取的初始種子點高程值加以約束，每次只選取高程差值小于一閾值D的點云。

2.根據權利要求1所述的機載激光雷達點云中自動提取建筑物信息的方法，其特征在于：步驟三中的平面方程為ax+by+cz＝d，其中a,b,c,d根據所選三個點云的坐標值確定，設三個點云坐標分別為(x1,y1,z1)、(x2,y2,z2)、(x3,y3,z3)，則：

a＝y1*z2-y1*z3-y2*z1+y2*z3+y3*z1-y3*z2；

b＝-x1*z2+x1*z3+x2*z1-x2*z3-x3*z1+x3*z2；

c＝x1*y2-x1*y3-x2*y1+x2*y3+x3*y1-x3*y2；

d＝-x1*y2*z3+x1*y3*z2+x2*y1*z3-x2*y3*z1-x3*y1*z2+x3*y2*z1。

3.根據權利要求1所述的機載激光雷達點云中自動提取建筑物信息的方法，其特征在于：所述步驟四中距離d_i和標準偏差σ的計算公式分別為：

其中i為點云的序號，x_i，y_i，z_i為第i個點云的空間坐標，n為參與計算的點云個數。

4.根據權利要求1所述的機載激光雷達點云中自動提取建筑物信息的方法，其特征在于：所述步驟八使用三維形態學腐蝕運算去除部分誤分類為建筑物點云的植被點云。