端到端堆叠沙漏网络的遥感影像建筑物轮廓重构

针对如何以端到端可训练的方式重构建筑物轮廓的问题,本文提出了一种端到端多残差模块堆叠沙漏网络的建筑物轮廓重构方法。首先,采用多残差模块堆叠沙漏网络提取建筑物角点和边缘特征;其次,利用角点检测模块匹配对应角点的相对位置,以获取候选角点;然后,通过线段采样将候选角点生成候选轮廓线;最后,线验证模块利用候选线段及多残差模块堆叠沙漏网络得到特征图,并验证每个线段是否为建筑物轮廓线,以获得建筑物轮廓重构结果。试验结果表明,在SpaceNet建筑物数据集上,本文方法能检测出建筑物角点及边缘,并有效实现了以端到端可训练的方式重构建筑物轮廓。     

利用原始激光雷达点云数据提取渐进式建筑物轮廓线

建筑物是城市三维建模的重要元素，其轮廓信息的提取既是难点又是重点。本文提出了原始激光雷达点云数据的渐进式建筑物轮廓线提取方法。首先对原始点云数据采用渐进数学形态学滤波分离非地面点；然后使用改进的三维Hough转换分类出建筑物点云；进一步提取建筑物轮廓点，并根据相邻点方位角阈值确定建筑点云轮廓的关键点，以此简化并拟合建筑物轮廓线；最后基于轮廓线长度加权方向将建筑物轮廓规则化。结果表明，该方法大大提高了点云处理的效率和精度，可以直接从采集到的初始数据中自动化渐进式得到建筑物轮廓线信息。同时该方法对解决中小城镇建筑物体积小，距离近和屋顶坡度较大等问题具有较好的效果。     

一种侧视地图建筑物轮廓线自动提取方法

以WebGIS技术和移动GIS技术为基础的侧视地图服务逐渐成为GIS行业的主流,高效直观侧视地图在"互联网+"时代的应用日益普及。针对目前提取侧视地图建筑物轮廓人工交互效率低下和轮廓精度差等问题,提出一种任意视角侧视地图建筑物轮廓线的自动提取方法。在顾及建筑物之间存在遮挡的情况,利用颜色缓冲区和深度缓冲区进行渲染,解决建筑物之间的遮挡,获取单个建筑模型,同时采用形态学算子对获取的单个模型轮廓进行处理,再基于提出的改进测地轮廓线模型(GAC)追踪和拟合建筑模型轮廓线,得到建筑物轮廓线;最后,以武汉市三维模型数据为例,证明本文方法可行性和有效性。     

基于分类与形态综合的高分辨率影像建筑物提取方法研究

本文提出了一种基于分类和形态综合的高分辨率影像建筑物提取方法。主要研究的是基于高分辨率影像多尺度分割的面向对象人工地物分类方法,并以此为基础提取房屋,实现房屋位置、范围的初步自动化提取。最后,对提取的地物图斑的精确边界利用Hough变换提取直线边缘轮廓线,并以此为基础进行轮廓拟合和制图综合,从而得到规则的、方形组合的建筑物形状信息。     

建筑物侧面轮廓线约束的高分辨率遥感影像建筑物高度估算方法

针对现有利用阴影长度法提取建筑物高度时存在的阴影间相互遮挡问题，提出了一种基于建筑物侧面轮廓线进行建筑物高度估算的新方法。首先，利用RPC模型计算建筑物像点位移的方向与卫星成像角度，再将遥感影像进行旋转，使建筑物像点位移沿水平方向；然后，利用Canny算法进行轮廓检测，并构建一定长度的矩形形态学结构元素，对轮廓图像进行形态学开运算，以提取侧面轮廓线，再利用Hough变换与建筑物角点约束，对所提取的轮廓线进一步筛选；最后，根据卫星侧视成像时建筑物高度与像点位移的几何关系进行建筑物的高度估算。利用实际的高分辨率卫星影像对本文方法进行了验证，并与阴影法估算建筑物高度进行了对比。试验结果证明，利用建筑物侧面轮廓线进行建筑物高度估算平均误差可以达到0.7 m，且实际精度优于使用阴影法进行建筑物高度估算。     

基于高精度DSM的建筑物三维几何模型构建

随着测绘技术的不断进步,高精度DSM已经成为重要的测绘成果,DSM影像上建筑物区域与其周围背景有着显著差异,并且有着相对规则的建筑物边缘。根据边缘NSCT系数特点,提出一种有效的DSM影像建筑物边缘检测算法,在高、低频系数上采用不同方法对建筑物边缘进行检测,利用两类边缘互相补偿校正,能有效提取图像的轮廓特征信息。在获得房屋轮廓线的基础上,对轮廓线围成的房屋区域各点的表面法向量进行统计分析,重构坡面屋顶三维几何模型,实现建筑物的三维模型快速重构。     

LiDAR点云与影像相结合的建筑物轮廓信息提取

分析机载LiDAR点云与影像数据特点,提出了一种建筑物点云与配准后影像相结合的建筑物轮廓信息提取方法。首先,采用α-shapes算法从点云中提取粗糙的建筑物轮廓多边形;然后,采用基于线支撑区域的直线段提取算法从影像中提取边缘信息,并利用投票机制,以点到直线的距离为因子,从中过滤出真实的建筑物边界;最后,提出一种建筑物轮廓精化的新方法,利用从影像中提取的边缘信息修正从点云中提取的粗糙轮廓,并对修正后的轮廓采用道格拉斯-普克算法去除冗余节点,采用强制相交方法恢复建筑物转角,最终得到了准确的建筑物外轮廓多边形,并通过实验验证了该方法的有效性。     

基于机载LiDAR数据的建筑物轮廓提取

建筑物轮廓作为建筑物三维重建的重要元素，在建立智慧城市和数字城市中至关重要。本文针对从机载激光雷达点云中提取建筑物轮廓数据处理的点云滤波、建筑物屋顶面提取、建筑物轮廓提取，以及提取精度评定各环节存在的一些问题，提出了一种综合区域生长改进算法、三维Hough变换算法和α-shape算法的建筑物轮廓提取方法。该方法在对机载LiDAR点云数据去噪的基础上，首先利用改进的区域生长算法滤波地面点，并基于地物点到地面的归一化高程特征通过高度阈值去除高度较为低矮的地物点；再基于三维Hough变换算法从剩余建筑物和高大树木点云中提取建筑物平面；最后使用α-shape算法提取建筑物的轮廓信息。对使用RIEGLVQ-1560i机载激光雷达测量系统扫描的某城区点云数据进行计算，通过匹配度、形状相似度和位置精度等评价指标对提取的建筑物轮廓进行精度评定。结果表明，综合区域生长改进算法、三维Hough变换算法和α-shape算法的建筑物轮廓提取方法可以准确提取建筑物的轮廓信息，对于大范围的建筑物轮廓提取具有稳定性和普遍适用性。     

基于直线编组的直角多边形拟合算法

提取建筑物时,图像的不准确分割或点云的随机性分布导致轮廓线不规整,需进一步拟合。目前常用方法为角点定位法和最小外接矩形拟合法,前者很难将相邻边界线拟合为正交状态,后者对于凹凸角较多的复杂建筑物轮廓拟合效果不佳。本文提出基于直线编组的直角多边形拟合算法,根据轮廓线的主方向将提取直线段分为两组,再根据直线段组的实际情况选择适用的策略进行拟合。实验证明,该方法不仅能够保持多边形的正交性,而且对于复杂轮廓有很好的拟合能力,实用性强。     

基于LIDAR数据的建筑物轮廓提取

建筑物轮廓的准确提取是建筑物三维重建中最重要的一步。本文在研究已有建筑物轮廓提取方法的基础上,针对LIDAR离散的点云数据,提出了一种自动快速提取建筑物轮廓信息的方法。首先通过点云数据生成城市的数字表面模型(DSM)和数字地面模型(DTM)相减计算得出规则化的数字表面模型(nDSM),进而将地面点和非地面点进行分类;其次,考虑到地物的几何特性,提出一种8邻域搜索的方法对非地面点点云进行分割,得到建筑物表面点云;最后运用基于梯度图的边界跟踪的方法来获取建筑物的轮廓信息。实验表明:该方法能有效地提取建筑物轮廓。     

基于机载LiDAR点云和建筑物轮廓线构建DSM的方法

为了获取高精度的数字表面模型(digital surface model,DSM),提出了利用离散的三维激光点云和建筑物轮廓线构建DSM的方法.首先,利用不规则三角网(triangulated irregular network,TIN)渐进滤波算法对激光点云进行预处理,得到地面点和非地面点;然后,基于高程纹理提取非地面点中的建筑物脚点,根据脚点的深度影像图,利用Canny算子提取建筑物边缘,用方位角聚类规则法对建筑物边缘规则化;最后,采用提取的离散地面点数据和建筑物轮廓矢量线构建DSM.采用柳州地区的一组机载LiDAR数据对该方法进行了实验验证,结果表明,通过该方法构建的DSM,建筑物的边缘信息比较精确.     

基于LiDAR点云数据的水体轮廓线提取方法研究

提出一种基于机载激光雷达点云数据提取水体轮廓线的方法。采用双层格网模式提取较窄的水体;以朝向水体的边界点作为拟合轮廓线的关键点提取更精确的轮廓线。实验表明,该方法可以较好地提取水体轮廓线。     

基于LIDAR数据的建筑物自动化重建

对基于LIDAR数据的建筑物重建进行研究,提出了一种自动化的建筑物重建方法。根据建筑物的边缘线通常互相垂直或平行这一特点对提取的轮廓线进行规则化。然后在屋顶三角网中随机选取种子三角形进行区域生长,将屋顶分割成不同的平面,通过平面相交得到建筑物的屋脊线。最后通过搜索离建筑物轮廓点最近的LIDAR点云,将搜索到的LIDAR点云高程值赋给该轮廓点。实验结果表明:利用该方法进行建筑物重建具有较高的精度。     

基于LIDAR数据的建筑物自动化重建

对基于LIDAR数据的建筑物重建进行研究,提出了一种自动化的建筑物重建方法.根据建筑物的边缘线通常互相垂直或平行这一特点对提取的轮廓线进行规则化.然后在屋顶三角网中随机选取种子三角形进行区域生长,将屋顶分割成不同的平面,通过平面相交得到建筑物的屋脊线.最后通过搜索离建筑物轮廓点最近的LIDAR点云,将搜索到的LIDAR点云高程值赋给该轮廓点.实验结果表明:利用该方法进行建筑物重建具有较高的精度.     

高分辨率遥感影像中建筑物轮廓信息矢量化

针对高分辨率遥感影像的特点,提出了基于多类分割与模板匹配的建筑物轮廓矢量化方法:首先对影像进行多尺度SVM分割获取建筑物候选点;然后在Radon变换结合主轴分析获取建筑物主方向的基础上,引入多类分割思想,构建用于分割的能量函数,基于α-扩展算法解算能量函数,将轮廓线分割为3类边缘线段;接着构建形状先验的边缘模板,进行精确定位以获取边缘线的实际位置,去除锯齿状变形,降低提取结果的影响;最后相邻边缘线相正交得到拐角点,依次连接每一个拐角点,得到规则化的建筑物轮廓。相比于同类其他方法,此方法考虑了边缘点的方向信息和相邻边缘点趋于同一类的先验知识,可得到近似全局最优的边缘线段分割结果,避免了规则化过程中选择初始点和处理顺序的麻烦和不利影响,同时充分利用了影像特征,对边缘线段进行精确定位,减弱建筑物提取结果误差的影响。对不同影像的实验结果证明此方法可得到规则化的建筑物外轮廓线,不考虑提取过程中遗漏的建筑物,矢量化结果平均准确度为89%、完整度98%、几何形状相似性87%、整体质量85%。     

利用高精度DSM数据提取建筑物轮廓算法研究

基于DSM数据提取建筑物轮廓信息是快速自动构建建筑物三维模型的基础和前提.本文将随机抽样一致性算法RANSAC引入到DSM点云分割中,提出了一种基于随机抽样一致性算法模型的建筑物面片识别和轮廓提取算法,实现了高精度DSM数据的建筑物轮廓信息提取,试验验证了本文方法的精度和可靠性.     

高分辨率遥感影像的建筑物轮廓信息提取方法

针对高分辨率遥感影像分割方法提取的建筑物边缘不准确和不规则等问题,提出了一种新的边缘轮廓信息提取方法:首先,通过一维Gabor滤波器获取建筑物的角度纹理特征,并结合光谱特征构造待分割的特征矢量,在运用高斯混合模型(Gaussian mixture model,GMM)构造图的基础上,利用图割法(graph cuts)获取建筑物候选点,经数学形态学处理得到建筑物斑块;然后,根据Radon变换检测建筑物主方向,构建最小二乘匹配模板,并利用该模板在建立的轮廓缓冲区内精确地提取建筑物拐角点;最后,连接拐角点,完成了轮廓信息的提取。采用合成图像和高分辨率遥感影像提取建筑物轮廓信息的实验证明了该方法的可行性。     

侧视地图中建筑物轮廓线提取的三维城市模型法

针对城市侧视地图上建筑物轮廓线主要依靠人工交互提取,成本高昂、效率低下且精细度和准确度有限的问题,提出了一种任意视角侧视地图中建筑物轮廓线的自动提取方法。采用深度缓冲区分割算法获取单个建筑物对象的颜色缓冲区,顾及了存在建筑群的情况和建筑物密集区域的遮挡问题,再基于颜色缓冲区追踪建筑物轮廓线。为了保持遮挡一致性且便于匹配提取出的矢量轮廓线与栅格侧视地图,本文还提出了基于投影空间分块加载三维城市模型的方法。最后,以武汉市典型三维城市模型数据为例,证明了该方法的有效性和可靠性。     

利用影像辅助LiDAR点云数据的建筑物提取方法研究

机载LiDAR作为一种新兴的对地观测技术,能够快速地获取地表三维信息。如何从海量LiDAR点云数据中提取建筑物是数据处理中的一项关键工作。本文结合LiDAR数据和航空影像的数据特点,提出了一种航空影像辅助的LiDAR点云建筑物提取方法,首先,采用面向对象方法从航空影像中提取建筑物的轮廓;然后,以建筑轮廓信息为参考,从LiDAR点云中提取建筑物的点云数据;最后,通过实验证明该方法的有效性与可行性。     

机载和车载LiDAR点云的建筑物立面空洞修复

针对树木等遮挡造成的车载LiDAR建筑物立面点云空洞,该文提出了一种基于机载和车载LiDAR数据融合的建筑物点云修复方法,即在空-地LiDAR点云融合的基础上,基于提取的机载LiDAR建筑物外轮廓线,通过缓冲区分析实现车载LiDAR建筑物点云分割;借助轮廓线信息实现了邻近建筑物间的相似性判断,基于匹配后的相似建筑物点云和空洞探测方法,实现了建筑物立面点云空洞修复。最后通过试验数据验证了该方法的可行性。