集成激光雷达数据和遥感影像的立交桥自动检测方法

针对城市复杂立交桥的空间特性,提出集成激光雷达数据和遥感影像实施立交桥的快速自动检测的技术流程和关键技术。首先提出利用区域增长方法改进的渐进加密三角网,有效剔除地面点云,避免对立交检测的干扰;然后采用模型驱动的分割算法,检测立交桥点云;采用基于自适应扫描带算法检测立交桥中心线,克服点云采样密度变化,确保提取过程和结果稳健;之后利用遥感影像边缘精化立交桥轮廓;最后利用模型平均曲率检测修复断裂立交桥单体。利用实际数据验证了整个流程和关键技术的可行性和有效性。     

一种车载激光扫描点云中路面坑槽自动提取方法

以车载激光扫描点云数据为研究对象,提出一种剖面线自适应曲线拟合的坑槽自动提取方法。首先对点云进行地面滤波,获取地面点云;然后绘制路面连续剖面线,通过点云提取剖面线上网格节点的高程,并进行高程高斯平滑处理;之后对剖面线节点进行最小二乘曲线拟合,以符合角度约束的高曲率点作为候选坑槽边界点;最后对候选坑槽边界点进行聚类去噪优化,提取坑槽轮廓以及面积和深度信息。以车载移动测量系统获取的某段道路点云数据为例进行实验,实验结果表明,该方法能准确提取规则、不规则及凹陷形坑槽,提取结果与人工量测结果具有较高的一致性。     

基于移动激光扫描点云数据和遥感图像的建筑物三维模型快速建模方法

建筑物的三维建模是城市三维建模和可视化的重要组成部分。本文提出一种基于点云数据与遥感图像的建筑物三维模型快速建模方法。首先,运用改进的RANSAC法从点云数据中提取建筑立面,根据立面区分平顶建筑与人字形屋顶建筑;在此基础上,进一步对建筑物的高度进行提取;之后,利用区域增长法从遥感图像中提取建筑物屋顶轮廓,利用形态学方法对提取出的轮廓进行规则化处理,并基于Freeman链码提取轮廓角点,得到规整的轮廓;最后,根据提取出的建筑高度属性对屋顶轮廓拉伸并进行纹理映射,实现对建筑物的三维重建。通过实例证明,提出的方法能快速、高效地实现建筑物三维模型的重建。     

点云剖面特征描述的路面坑槽提取方法

提出一种基于点云剖面特征描述的路面坑槽提取方法,首先对原始点云进行滤波获得路面点云,根据路面点云的扫描线获取道路横向和纵向剖面;采用道格拉斯-普克算法拟合道路剖面轮廓,根据坑槽剖面的积分不变性和微分特性构建坑槽的特征描述算子,自动识别路面坑槽;通过点云的连续性和点云间的距离进行聚类去噪,最后通过形状约束分析进一步确定坑槽.以车载移动测量系统获取的某段道路点云数据进行实验,结果表明该方法对于轻微变形的坑槽提取效果良好,并且对不同形状,不同变形程度的坑槽识别具有较强的抗干扰性、较高的准确度和精度.     

顾及局部特征的三维点云建筑物轮廓精确化提取

建筑物是城市的重要组成部分,从三维点云数据中精细化地提取建筑物特征是当前研究的热点。本文提出了一种顾及局部特征的三维点云建筑物轮廓精确化提取方法。首先,采用基于统计学的滤波预处理方法,分离地面点与非地面点,去除离群点,降低点云数量;然后,通过基于改进3D Hough变换的建筑物立面提取方法,提取点云数据的多立面,提高立面提取的精度和效率;最后,采用基于降维边界索引的点云轮廓精准提取方法,获取局部特征和外部轮廓特征。结果表明,该方法能够充分兼顾建筑物的整体外部轮廓及局部细节特征,高效准确地实现建筑物的精确化提取,为城市规划、城市更新等相关应用提供技术支持。     

车载LiDAR点云铁路横断面及轨顶点提取方法研究

为了更加高效地对铁路空间信息数据进行复测,研究利用车载LiDAR系统扫描获取铁路场景中的点云数据,提取铁路横断面轨顶点的方法,该文提出了一种基于POS线投影的铁路横断面轮廓及轨顶点提取算法,该方法以POS线为辅助线对铁路横断面点云进行切割,采用Alpha Shapes算法提取铁路横断面轮廓点云数据,并结合铁路横断面以及POS线的空间特性,实现了铁路横断面轨顶点的提取.实验及分析评价结果表明,基于POS线投影的铁路横断面及轨顶点点云提取算法是有效且准确的,对其他各类铁路地物信息的提取具有一定的参考和借鉴价值.     

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。     

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。     

基于机载LiDAR数据的大型立交桥自动提取与建模方法

提出一种基于机载LiDAR数据的大型立交桥建模方法。在提取立交桥数据点的基础上,采用先分割后建模策略,提出并实现立交桥结构自动分割方法,将复杂的交汇、分叉结构分割成多个结构简单的区段。在建模过程中,从轮廓中确立约束边,采用全约束三角网建模方法,建立立交桥三维可视化模型。最终利用区段建模信息结合先验知识检测并恢复被遮挡的结构,实现完整结构的真三维建模。试验结果表明,设计及流程在复杂结构立交桥的建模问题上可以取得令人满意的结果。整个模型在地理位置,几何尺寸以及拓扑关系上均与实际地物保持一致,具备三维浏览以及交互式操作的条件。对模型质量和算法效率的分析进一步说明其可行性与有效性。     

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。     

Building segmentation and outline extraction from UAV image-derived point clouds by a line growing algorithm

ABSTRACT

This paper presents an approach to process raw unmanned aircraft vehicle (UAV) image-derived point clouds for automatically detecting, segmenting and regularizing buildings of complex urban landscapes. For regularizing, we mean the extraction of the building footprints with precise position and details. In the first step, vegetation points were extracted using a support vector machine (SVM) classifier based on vegetation indexes calculated from color information, then the traditional hierarchical stripping classification method was applied to classify and segment individual buildings. In the second step, we first determined the building boundary points with a modified convex hull algorithm. Then, we further segmented these points such that each point was assigned to a fitting line using a line growing algorithm. Then, two mutually perpendicular directions of each individual building were determined through a W-k-means clustering algorithm which used the slop information and principal direction constraints. Eventually, the building edges were regularized to form the final building footprints. Qualitative and quantitative measures were used to evaluate the performance of the proposed approach by comparing the digitized results from ortho images.     

基于机载LiDAR数据的大型立交桥三维建模方法

大型立交桥是城市交通的重要组成部分,也是城市地区中最为复杂的地物之一。立交桥三维可视化建模是数字化城市建设的重要课题,然而其复杂的几何与拓扑结构导致许多传统的统一建模方法无法正确表达其特征,一些商业软件中的表达方法又过于抽象,无法提供直观的感受以及交互式的处理。本文提出一种基于机载LiDAR数据的大型立交桥建模方法。主要特点包括：1）采用了分割后建模的策略,提出了自动的立交桥结构分割方法,能够将复杂的交汇、分叉结构分割成多个结构简单的区段,为后续建模工作打下了重要基础;2）在轮廓中确立约束边,采用全约束三角网建模方法,建立了立交桥三维可视化模型;3）利用区段建模信息结合先验知识检测并恢复被遮挡的结构。实验结果表明,本文先分割后建模的思想在复杂结构立交桥的建模问题上可以取得令人满意的结果,全约束三角网建模的方法很好的保留了模型的三维特征,更重要的是可用于恢复被遮挡的结构,从而使得模型具有完整的三维结构。整个模型在地理位置,几何尺寸以及拓扑关系上均与实际地物保持一致,具备三维浏览以及交互式操作的条件。对模型质量和算法效率的分析进一步说明了本文方法的可行性、有效性。     

一种遥感影像边界无效像元的检测方法及应用

遥感数据在进行几何校正或投影变换后常常会在边界形成一些无效像元,这些无效像元会对影像的辐射信息统计、质量评价产生影响。提出了一种基于区域生长的影像边界无效像元检测方法,以4个顶点为种子点,考察种子点周围的所有边界来进行区域增长,通过这些点的区域增长将与无效像元具有相同灰度值属性的相邻像素合并到此区域。以信息熵为例,阐述了该方法在影像统计与质量评价中的应用意义。     

支持向量机的建筑物激光脚点提取方法

本文提出了一种基于全色波段航空影像和激光雷达数据的建筑物检测方法.如何从激光点云数据中提取出建筑物激光脚点,是建筑物三维重建和轮廓提取的难点问题之一.植被密集区域以及与建筑物紧密相邻的树木的激光点很难与建筑物激光点区分开.本文利用支持向量机对单个激光点的特征进行两分类,特征向量包括激光点的高程、高程变化信息以及与激光点...     

A 3-dimensional data model for visualizing cloverleaf junction in a city model

The research work has been seldom done about cloverleaf junction expression in a 3-dimensional city model (3DCM). The main reason is that the cloverleaf junction is often in a complex and enormous construction. Its main body is bestraddle in air, and has aerial intersections between its parts. This complex feature made cloverleaf junction quite different from buildings and terrain, therefore, it is difficult to express this kind of spatial objects in the same way as for buildings and terrain. In this paper, authors analyze spatial characteristics of cloverleaf junction, propose an all-constraint points TIN algorithm to partition cloverleaf junction road surface, and develop a method to visualize cloverleaf junction road, surface using TIN. In order to manage cloverleaf junction data efficiently, the authors also analyzed the mechanism of 3DCM data management, extended BLOB type in relational database, and combined R-tree index to manage 3D spatial data. Based on this extension, an appropriate data structure for cloverleaf junction in 3DCM is proposed.     

A 3-dimensional data model for visualizing cloverleaf junction in a city model

The research work has been seldom done about cloverleaf junction expression in a 3-dimensional city model (3DCM). The main reason is that the cloverleaf junction is often in a complex and enormous construction. Its main body is bestraddle in air,and has aerial intersections between its parts. This complex feature made cloverleaf junction quite different from buildings and terrain, therefore, it is difficult to express this kind of spatial objects in the same way as for buildings and terrain. In this paper,authors analyze spatial characteristics of cloverleaf junction, propose an all-constraint points TIN algorithm to partition cloverleaf junction road surface, and develop a method to visualize cloverleaf junction road surface using TIN. In order to manage cloverleaf junction data efficiently, the authors also analyzed the mechanism of 3DCM data management, extended BLOB type in relational database, and combined R-tree index to manage 3D spatial data. Based on this extension, an appropriate data structur     

OSM辅助车载LiDAR点云三维道路边界精细提取

道路边界精确提取建模是城市道路管理、智能交通规划和高精度地图制作等领域的重要课题之一。本文提出了一种基于车载激光雷达点云数据和开源街道地图(OSM)的三维道路边界精确提取方法。首先,针对原始车载LiDAR点云数据应用布料模拟滤波分离地面点,再结合相对高程分析获取道路边界点候选数据集。然后,应用OSM矢量道路网数据的节点辅助道路边界点候选点集进行分段。最后,在各分段点云数据集中基于随机抽样一致性算法获得三维道路边界点集。通过直道、弯道及高密度复杂场景3种不同类型的城区道路边界路段分类提取试验。结果表明,利用该方法进行道路边界提取的准确率和召回率分别达96.12%和95.17%,F1值达92.11%,本文方法可用于高精度道路边界的三维精细提取与矢量化,进而为智能交通与无人驾驶导航提供支撑。     

立交桥三维建模的集成方法研究

基于大比例尺航空立体像对提出三维立交桥建模方法，依据航空影像三维重建原理，从航空影像中采集出较为精确的三维立交桥轮廓线，结合立交桥设计方法，创建了基于CAD的重现点、线、多边形、体的立交桥模型，在此基础上形成了由CAD、GIS、三维影像数据集成的一种立交桥三维建模的处理方法，并提出了立交桥三维重建的层次细节模型，最后对本文方法进行了实验并获得了较好的实验结果。     

车载激光扫描数据的道路边界线提取方法

鉴于城市道路两侧具有路坎这一特点,结合车载激光扫描系统的轨迹数据将整体点云进行分块处理,从每一块点云中截取部分数据投影到相应的截面上;然后,对获取的截面数据进行分割处理提取伪扫描线,根据路坎的坡度以及高差特点从伪扫描线中识别出路坎点;最后,利用三次样条插值的方法对提取的道路路坎点进行插值处理,得到道路边界线。实验证明了该方法的可行性和有效性。