[發(fā)明專利]一種基于圖割與后處理的建筑物激光腳點(diǎn)自動(dòng)提取方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210014684.5
• 申請(qǐng)日: 2022-01-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114463338A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬洪超;劉科;馬海池;元佳林;王曉晨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/10
• 分類號(hào): G06T7/10
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 許蓮英

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于圖割與后處理的建筑物激光腳點(diǎn)自動(dòng)提取方法，該方法包括：使用漸進(jìn)三角網(wǎng)加密濾波算法對(duì)機(jī)載激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到地面點(diǎn)與非地面點(diǎn)；使用主成分分析法計(jì)算非地面點(diǎn)的曲率特征以及法向量方差特征，并使用邏輯函數(shù)對(duì)特征進(jìn)行歸一化處理；使用非地面點(diǎn)云與歸一化曲率特征以及法向量方差特征構(gòu)建無(wú)向權(quán)重圖，并根據(jù)最小割原理對(duì)權(quán)重圖進(jìn)行分割，得到初始建筑物；使用高程約束、限制性區(qū)域增長(zhǎng)、最大夾角約束與一致性約束對(duì)初提取結(jié)果進(jìn)行后處理，得到精確的建筑物。本發(fā)明以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方式對(duì)采集到的建筑物區(qū)域的機(jī)載LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，提取建筑物，便于后續(xù)基于建筑物的各種應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于圖割與后處理的建筑物激光腳點(diǎn)自動(dòng)提取方法。

背景技術(shù)

從遙感數(shù)據(jù)中自動(dòng)提取建筑物在建筑物三維重建、城市規(guī)劃、災(zāi)害分析以及數(shù)字地圖自動(dòng)更新中至關(guān)重要，自從機(jī)載激光雷達(dá)(Airborne Light Detection And Ranging，LiDAR)的出現(xiàn)，由于其可以獲取高密度和高精度的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，在建筑物自動(dòng)提取中得到廣泛的運(yùn)用。

在LiDAR數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，建筑物提取是將點(diǎn)分成建筑物點(diǎn)與非建筑物點(diǎn)，又稱為建筑物探測(cè)。由于建筑物結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和三維場(chǎng)景構(gòu)成的多樣性，如何高效、精確、自動(dòng)提取三維建筑物是一個(gè)難點(diǎn)。尤其是具有多個(gè)屋面的復(fù)雜結(jié)構(gòu)建筑物，屋脊線處的點(diǎn)云特征與植被很相近，同時(shí)機(jī)載激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)具有離散、不規(guī)則的特點(diǎn)，均增加了建筑物提取的難度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)機(jī)載激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)建筑物腳點(diǎn)自動(dòng)化提取的問(wèn)題，在于提出一種基于圖割與后處理的建筑物激光腳點(diǎn)自動(dòng)提取方法，以達(dá)到準(zhǔn)確、快速提取建筑物激光腳點(diǎn)的目的。

本發(fā)明提出了一種基于圖割與后處理的建筑物激光腳點(diǎn)自動(dòng)提取方法，具體步驟如下：

步驟1：引入機(jī)載激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

步驟2：將機(jī)載激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)使用漸進(jìn)三角網(wǎng)加密濾波算法進(jìn)行濾波處理，獲取機(jī)載激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)中非地面點(diǎn)云以及機(jī)載激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)中地面點(diǎn)云；

步驟3：使用主成分分析法計(jì)算機(jī)載激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)中非地面點(diǎn)云的曲率特征以及法向量方差特征，使用邏輯函數(shù)對(duì)機(jī)載激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)中非地面點(diǎn)云的曲率特征以及法向量方差特征分別進(jìn)行歸一化處理，得到機(jī)載激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)中非地面點(diǎn)云的歸一化曲率特征以及歸一化法向量方差特征；

步驟4，使用機(jī)載激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)中非地面點(diǎn)云的歸一化曲率特征以及歸一化法向量方差特征構(gòu)建無(wú)向權(quán)重圖G{V,E}，V是無(wú)向權(quán)重圖中的節(jié)點(diǎn)，表示機(jī)載激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)中非地面點(diǎn)，E是無(wú)向權(quán)重圖中邊，連接機(jī)載激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)中相鄰兩個(gè)非地面點(diǎn)。根據(jù)機(jī)載激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)中非地面點(diǎn)云的歸一化曲率特征以及歸一化法向量方差特征使用數(shù)據(jù)懲罰函數(shù)計(jì)算無(wú)向權(quán)重圖中每個(gè)節(jié)點(diǎn)屬于建筑物與非建筑物的數(shù)據(jù)懲罰值，根據(jù)機(jī)載激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)中非地面點(diǎn)云的歸一化曲率特征、歸一化法向量方差特征以及點(diǎn)云的三維坐標(biāo)使用平滑懲罰函數(shù)計(jì)算無(wú)向權(quán)重圖中相鄰節(jié)點(diǎn)之間的平滑懲罰值。根據(jù)最小割原理對(duì)機(jī)載激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)中非地面點(diǎn)云的歸一化曲率特征以及歸一化法向量方差特征構(gòu)建的無(wú)向權(quán)重圖進(jìn)行分割，得到機(jī)載激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)中初始的建筑物點(diǎn)云數(shù)據(jù)；