[發(fā)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?zhí)枺?/td>: 201710109898.X
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN106970375B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人: 河海大學(xué)
• 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(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李曉靜

本發(fā)明公開了一種機載激光雷達點云中自動提取建筑物信息的方法，方法為使用機載激光雷達系統(tǒng)對目標(biāo)區(qū)域進行數(shù)據(jù)采集，根據(jù)約束條件從原始點云中隨機選取不共線的三個點云，根據(jù)所選點云的空間坐標(biāo)計算其確定的平面方程，計算各點云到該平面的距離di并計算其標(biāo)準(zhǔn)偏差σ，設(shè)置閾值t＝2σ，當(dāng)d_i＞t時，將該點云分類為局外點，反之則分類為局內(nèi)點，并統(tǒng)計局內(nèi)點個數(shù)；將上述步驟迭代一定次數(shù)，選擇包含局內(nèi)點個數(shù)最多的平面，將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(shù)據(jù)集，重復(fù)上述步驟，直到提取出了所有的建筑物點云平面，最后利用三維形態(tài)學(xué)腐蝕運算去除部分誤分類點云。本方法提升了建筑物點云提取的速度和精準(zhǔn)度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用機載激光雷達點云數(shù)據(jù)提取建筑物信息的方法，屬于利用機載激光雷達進行測繪、獲取數(shù)字化建筑物信息的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

從激光雷達點云數(shù)據(jù)中提取高精度的建筑物信息是城市空間數(shù)據(jù)的重要獲取手段，在城市規(guī)劃、資源配置、基礎(chǔ)設(shè)施管理等方面具有重要作用，是生成3D城市模型的首要步驟。城市化進程的不斷加速使得人們對城市建筑物信息實時準(zhǔn)確快速獲取的要求越來越高。機載激光雷達是一種能夠?qū)崟r準(zhǔn)確快速獲取多等級三維空間目標(biāo)的高新技術(shù)，是構(gòu)建數(shù)字城市的重要依靠。它可以在不需要大量地面控制點的情況下，在短時間內(nèi)完成大面積區(qū)域的建筑物立面特征及其局部細(xì)節(jié)信息的自動獲取，滿足了地理信息處理高精度、高密度、低成本、高效率的作業(yè)需求。這些優(yōu)點使得機載激光雷達在建筑物信息獲取領(lǐng)域得到了廣泛的研究和應(yīng)用。然而，現(xiàn)實環(huán)境中建筑物形狀的多樣性和周圍環(huán)境的復(fù)雜性使得機載激光雷達數(shù)據(jù)的處理極具挑戰(zhàn)性，有必要提出更為有效的方法對建筑物進行自動提取。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種由機載激光雷達點云數(shù)據(jù)提取建筑物信息的方法，以解決傳統(tǒng)算法在提取建筑物點云時存在的迭代次數(shù)過多、精確度不高、對復(fù)雜形狀建筑物提取效果一般等問題

為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種機載激光雷達點云中自動提取建筑物信息的方法，包括以下步驟：

步驟一，使用機載激光雷達系統(tǒng)對目標(biāo)區(qū)域進行數(shù)據(jù)采集，得到原始點云數(shù)據(jù)；

步驟二，根據(jù)約束條件從原始點云數(shù)據(jù)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(jù)所選初始種子點的空間坐標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)偏差σ，i為點云的序號；

步驟五，設(shè)置閾值t＝2σ，當(dāng)d_i＞t時，將該點云分類為局外點，反之則分類為局內(nèi)點，并統(tǒng)計局內(nèi)點個數(shù)；

步驟六，將步驟二至步驟五迭代一定次數(shù)，選擇包含局內(nèi)點個數(shù)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(shù)據(jù)集，重復(fù)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(tài)學(xué)腐蝕運算去除部分誤分類點云，獲取建筑物分布信息。

進一步的，所述步驟二通過設(shè)立約束條件對原始點云數(shù)據(jù)集進行隨機抽樣，約束條件為：

1)預(yù)先將原始點云數(shù)據(jù)集建立格網(wǎng)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(wǎng)索引差值應(yīng)小于設(shè)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(nèi)部存在連通性，點云之間高程值應(yīng)該相差不大，因此可以根據(jù)點云的鄰接關(guān)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。