基于分层轮廓的LIDAR数据城市快速重建方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103093497A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103093497103093497A(43)申请公布日2013.05.08(21)申请号201310006074.1(22)申请日2013.01.09(71)申请人吉林大学地址130012吉林省长春市前进大街2699号吉林大学(72)发明人李慧盈傅博李文辉张振花(51)Int.Cl.G06T17/00(2006.01)G06T15/04(2011.01)G01S17/00(2006.01)权权利要求书3页利要求书3页说明书5页说明书5页附图4页附图4页(54)发明名称基于分层轮廓的LIDAR数据城市快速重建方法(57)摘要本发明涉及一种基于分层轮廓的LIDAR数据城市快速重建方法；本方法根据国内机载LIDAR数据自身的特点设计，在数据存在点云密度低、点云缺失、点云噪声大、无回波、非正射、航拍图像与点云不匹配的情况下，仍然可以得到高效的效果；本方法可以广泛处理我国目前机载LIDAR数据，采集部分的LIDAR数据可以通过机载三维激光LIDAR获得，采集部分的航拍正射影像可以通过机载高分辨率数码相机获得，处理平台与显示部分可以通过普通PC机完成功能；本方法在数据量大、数据不准确的情况下仍可以快速处理并获得令人接受的效果，应用前景广泛。CN103093497ACN103947ACN103093497A权利要求书1/3页1.基于分层轮廓的LIDAR数据城市快速重建方法所用设备由一个数据采集平台、一个飞行平台、一个控制与分析平台、一个结果管理与显示平台、一个数据存储装置组成，数据采集平台采用ALS50-II机载激光LIDAR系统、徕卡RCD105-60型高分辨率数码相机和GPS定位模块，控制与分析平台和结果管理与显示平台采用普通PC机，数据存储装置采用PC机的硬盘；其特征在于，实现步骤如下：A：当飞行那个平台进入目标飞行轨迹，控制与分析平台发出指令，飞行平台开始获取当前飞行平台所在位置的差分GPS数据与机载POS数据，同时，控制与分析平台控制数据采集平台上的激光LIDAR系统、高清数码相机工作获取地表LIDAR点云数据与高清航拍正射影像，并将上述两种数据存储到存储器中，具体步骤如下：A01：开始，控制与分析平台发出初始化指令，初始化激光LIDAR系统、高清数码相机、GPS模块，获取测试区域坐标；A02：控制与分析平台对激光LIDAR系统、高清数码相机、GPS模块发出起始获取数据指令，开始获取激光LIDAR数据并存储到存储器，开始获取高清航拍影像并存储到存储器，估计GPS差分数据并存储到存储器，获取机载POS数据并存储到存储器；A03：控制与分析平台对激光LIDAR系统、高清数码相机、GPS模块发出结束获取数据指令，停止激光LIDAR系统、高清数码相机、GPS模块的工作，结束存储操作；B：控制与分析平台对采集平台存储的数据进行分析，最后将分析结果保存到结果管理与显示平台，具体步骤如下：B01：执行从存储设备读取LIDAR系统点云数据的操作，读入点云数据Points_cloud，数据中Z表高度，读取时转化为Y表高度；B02：执行去墙壁点操作，迭代判断非地面云团的所有点v，通过索引网格获得与v距离不超过r的所有点(v本身除外)保存至nearList，求nearList中所有点最大高度hmax和最小高度hmin，将hmax和hmin相减得到的值dh作为判断其它点是否为墙壁点的阈值，如果一个点值大于hmax或者该点与地面的高度差大于dh，则认为该点为一个墙壁点，将该点去除；B03：执行标记阶跃点的操作，对于所有剩余的点，计算其半径为r的邻域内各点的最大高度差，如果差值大于设定阈值，则认为此点为阶跃点，将其标记为阶跃点cloud.jump；B04：执行分离地面点操作，将测量区域划分成尺寸为L*L的方格，在每个方格范围中取最低点作为地面种子点，以种子点周围非阶跃点作为连通条件进行区域生长，得到连通分支branch，将branch保存到branchList，接下来对地面云团建立矩形网并进行平滑得到数字地形模型(DigitalTerrainModel，简称DTM)，非地面云团留待后续步骤处理；B05：执行点云分割操作，非地面云团进行区域生长，生长的条件为非地面云团中的两个任一点v’1和v’2连通且满足v’1[X]-v’2[X])^2+(k(v’1[Y]-v’2[Y])^2+(v’1[Z]-v’2[Z])^2＜＝d^2，k为放大倍数，d为连通距离阈值，k和d在方法的初始化过程中设定；B06：执行去植被点操作，迭代判断所有云团中的标记阶跃点，统计以某一阶跃点cloud.jump为圆心r为半径的圆内阶跃点的百分比rate，如果rate