[發明專利]一種機載LiDAR點云空洞內插方法和系統

有效

• 申請號: 202110080778.8
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112734677B
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發明（設計）人: 程曉光;潘瑤;嚴明;馬愛萍
• 申請（專利權）人: 飛燕航空遙感技術有限公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T17/20;G06T17/00;G06T3/00;G06V10/762
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 常虹

1.一種機載LiDAR點云空洞內插方法，其特征在于，包括：

S1、在投影坐標系下將待內插的類別為C的點云數據S_C垂直投影到XY平面，獲取點云數據在XY平面的外邊界，計算點云數據S_C?X坐標的最大值x_max和最小值x_min，Y坐標的最大值y_max和最小值y_min，并基于S_C的XY坐標構建點云二維空間索引；

設置空洞最小寬度w_min，最大寬度w_max；

S2、檢測并獲取有效空洞點，構成有效空洞點集合S_hole，包括：

S21、對點云在XY平面的投影區域進行柵格化，每個柵格為邊長是d_cell的正方形，d_cell＝w_min/2；設X方向的柵格數為N_col，Y方向的柵格數為N_row；

為向上取整運算符；

每個柵格的中心點為二維空洞檢測點，第i行第j列的二維空洞檢測點cell_ij(x_dtc,y_dtc)坐標的計算方法是：

S22、將同時滿足如下三個條件的二維空洞檢測點cell_ij設置為有效空洞點，構成有效空洞點集合S_hole：

條件1：cell_ij位于點云外邊界內部；

條件2：在以cell_ij為圓心，d_cell為半徑的圓內沒有類別為C的點；

條件3：在以cell_ij為圓心，w_max/2為半徑的圓內有類別為C的點；

S3、對S_hole中的有效空洞點進行二維歐幾里得聚類，得到一個或多個有效空洞點子集；

S4、遍歷有效空洞點聚類結果，對每個有效空洞點子集進行內插；m＝1,2,…,M，M為有效空洞點子集個數；對第m個有效空洞點子集Sub_hole,m的內插步驟為：

S4.1、對Sub_hole,m生成空洞構成點集合S_TIN,m，S_TIN,m中的元素為：S_C中到Sub_hole,m中有效空洞點的距離小于預設的空洞外擴距離R_TIN的點；

S4.2、以S_TIN,m中點的X,Y坐標為頂點，構建Delaunay三角網；

S4.3、對Sub_hole,m中的每個有效空洞點，生成隨機分布在其附近的候選內插點，構成候選內插點集合S_itp,m；對有效空洞點(x_hole,y_hole)，其候選內插點X,Y坐標(x_itp,y_itp)為：

其中c_x,c_y為分布在[-1,1]范圍內的隨機數，△x為x_itp偏離x_hole的最大幅度，△y為y_itp偏離y_hole的最大幅度；

內插點數目的確定原則是盡量使得內插點密度和非空洞區域的點密度接近；設非空洞區域的平均點密度為d_nohole，則每個有效空洞點平均要生成的候選內插點的數目N_itp是：

S4.4、遍歷S_itp,m內的候選內插點，查找當前候選內插點落入Delaunay三角網中三角形的三個頂點p_d,p_e,p_f，并計算三個頂點的最大高程差△h；對S_itp,m內所有候選內插點，計算△h的平均值如果不小于預設的高程差閾值，則稱S_itp，m內的候選內插點為內插點，對所述內插點的高程值進行內插；

內插點高程的計算方法為：

在S_C中分別查找p_d,p_e,p_f的K個最鄰近點，構成采樣點集合S_samp，K的取值為使S_samp中的點數滿足內插算法要求的最小點數；

根據S_samp中的采樣點，采用內插算法確定所述內插點的高程。