航空Lidar的多次回波探测方法及其在滤波中的应用

给出了机载激光扫描测高系统中多次回波产生的原理,分析了多次回波发生的条件与探测方法,论述了机载激光扫描测高多次回波信息在森林地区数据滤波中的具体应用,并利用实测数据对该方法进行了验证,说明了此方法的可行性。     

博士论文摘要

题目 :机载激光扫描测高数据滤波及地物提取作者 :张小红导师 :刘经南　李征航地球空间信息技术是当今世界各国研究的热点之一 ,信息的获取、处理和应用是其研究的三大主题。 2 0世纪80年代末 ,机载激光扫描测高技术在多等级三维地球空间信息的实时获取方面产生了重大突破 ,为获取高时空分辨率地球空间信息提供了一种全新的技术手段 ,使人们从传统的人工单点数据获取变为连续自动数据获取 ,使数据处理的自动化、智能化成为可能。机载激光扫描测高传感器发射的激光脉冲能部分地穿透树林遮挡 ,直接获取高精度三维地形数据 ,具有传统摄影测量方…     

机载激光雷达点云滤波算法分析与比较

机载点云数据在城市三维建模、DEM提取中应用广泛,而机载点云滤波是这些应用的基础。因此,这里对机载点云滤波算法设计所依据的地面特征和滤波结果的精度评定方法作了总结,并对现有滤波算法进行了分类描述。最后着重对滤波算法做了直观的对比分析,为后续点云数据滤波处理研究提供参考。     

地球空间信息相关论文摘要

面向全时段查询的移动对象时空数据模型研究,基于非量测相机的复杂物体三维重建,机载激光扫描测高数据分层迭代选权滤波方法及其质量评价,基于GIS的地震滑危险性的模糊评价研究,基于北斗卫星的车辆组合导航系统开发.     

基于扫描线的城区机载激光扫描数据滤波算法研究

针对城市地区机载激光扫描数据中提取数字地面模型这一问题,提出一种以机载激光雷达扫描线为基础的1维地形特征提取与局部参数化表面拟合调整相结合的滤波算法。并通过实验验证该算法对城市地区滤波的有效性。     

基于形态学梯度的机载激光扫描数据滤波方法

机载激光扫描技术能实时获取大范围、高精度的三维空间信息,从而受到日益广泛的重视和应用.然而由于地理环境的复杂性,其数据滤波一直是一个研究难点.针对数据点云的特点和滤波所面临的问题,提出了一种基于形态学梯度的机载激光扫描数据滤波方法.使用改进的形态学梯度计算方法得到每个点的梯度,再基于梯度选择特定的点进行迭代开运算,并根据梯度直方图减少迭代的次数,通过判断每次开运算后点的高程与原高程的差值是否小于一定的阈值,逐步滤除非地面点.使用国际摄影测量与遥感学会(ISPRS)提供的测试数据对算法进行实验,并与国际上8种滤波算法进行对比,结果表明该算法对各种复杂环境的适应性强,基于形态学梯度的滤波既能减少不必要的计算,又能降低误差产生的可能,从而在有效地去除非地面点的同时,也能很好地保留地面点,故具有良好的可靠性与实用性.     

结合强度信息的LIDAR数据滤波方法

机载激光扫描系统可以直接生成扫描区域的数字表面模型,但是为了提取数字地面模型还须对LIDAR数据进行滤波处理。本文分析了用坡度法对机载LIDAR数据进行滤波的不足,并结合LIDAR数据中的强度信息,提出了一种结合强度信息的LIDAR数据滤波方法。与坡度法相比,该方法提高了滤波的精度和效率。试验结果表明该方法计算速度快,并能够有效地滤除LIDAR数据中的地物。     

一种从城区LiDAR数据提取DEM的方法

机载激光扫描系统可以直接生成扫描区域的数字表面模型,但为了提取数字地面模型还须对LiDAR数据进行滤波处理。分析用坡度法对机载LiDAR数据进行滤波的不足,针对其不足以及城区LiDAR数据的特点,提出一种将坡度法与区域增长相结合的滤波方法。与坡度法相比,该方法提高了滤波的精度和效率,并能对复杂的城市地貌进行滤波。试验结果表明,该方法计算速度快,并能够有效地滤除城区LiDAR数据中的地物。     

机载激光扫描测高中激光脚点点群分割新方法

讨论了机载激光扫描测高激光脚点点群分割的方法，提出了一种新的分割成片房屋的激光脚点点群的方法——扫描带法，并给出了新方法的算法流程。实践表明，该算法运算速度快，分割准确、可靠。     

最小二乘曲面拟合的LiDAR数据滤波方法

机载激光扫描技术(LiDAR)可直接获取数字表面模型,但要获得高精度的数字地面模型(DTM)需要滤波去除地物点,这是一项十分复杂和耗时的工作。本文提出一种基于二次多项式的局部最小二乘拟合滤波算法,对数据进行规则格网化处理,对每个格网的数据进行局部最小二乘拟合滤波处理,并缩小格网大小迭代进行滤波。实验结果表明提出的方法能得到很好的效果。     

联合对飞数据的单控制点机载干涉SAR定标算法

InSAR高精度高程测量要求在测绘区域人工布放大量定标器,一定程度上限制了其在地形测图领域的应用。本文提出一种联合对飞数据的单控制点机载干涉SAR定标算法。首先基于干涉测量基本原理构建了平面和高程三维定标模型,梳理了影响三维定位的特征参数;然后通过特征参数分离将三维定位模型维度降低到3个自由度,根据对飞同场景干涉图像对提取同名点,建立同名点高程测量定标约束方程,最终实现单控制点干涉参数定标。理论分析和机载对飞试验结果验证了算法的正确性和有效性。     

基于可变半径圆环和B样条拟合的机载LiDAR点云滤波

提出了一种LiDAR点云滤波方法,首先沿同一方向等间距逐行扫描点云,获取点序列构成的扫描线,针对每条扫描线,采取半径可变的圆环从面向地心一侧滚过,保留扫描线上被圆周滚过的点,从而滤除每条扫描线上的地物点;然后对滤波后每条扫描线上的地表点云数据等间隔采样,在此基础上采用均匀B样条曲面拟合地形表面,遍历每一个点,在拟合的B样条曲面上投影,根据投影点高程与实际高程的差判断其属性,保留地面点并滤除地物点。试验结果表明,与传统方法相比,本文方法的滤波精度提高1~5倍,可用于城市、山区和林地等各种地形,通用性好,其算法时间复杂度为O(n)。     

基于体元的机载LiDAR点云数据建筑物提取算法

针对目前机载LiDAR点云数据存在的数据组织效率低下以及不利于查询等问题,本文提出了一种基于体元的建筑物提取算法。首先,构建体元模型实现机载LiDAR数据的真三维描述;然后,计算局部邻域曲面拟合残差,将残差最小的体元视作种子体元;最后,根据局部邻域法向量夹角准则来实现种子体元的区域增长,从而获得建筑物点。本文选取ISPRS公开的点云滤波测试数据中的8种复杂场景进行实验,实验结果表明:本文算法不仅原理简单、容易实现,而且具有较好的鲁棒性,不会受地形以及建筑物类型和尺寸的限制,Kappa系数达到80%以上,实现了复杂场景下建筑物的提取。     

一种改进的等高线断点连接方法

介绍了几种现有的等高线断点连接方法,并在最小点对法的基础上提出了一种改进的断点连接方法。此方法在判断断点间距离大小之前先对等高线进行预处理,即将各条目标等高线自动赋予不同的颜色值,然后将图幅进行格网划分,在不同网格内搜索断点,根据颜色的差异及距离的远近自动进行等高线连接。此方法连接的准确率高于一般的断点连接方法。     

机载LiDAR建筑物点云渐进提取算法

针对机载LiDAR建筑物点云提取过程中易受植被的影响的问题,本文提出了一种机载LiDAR建筑物点云的渐进提取算法。首先通过布料模拟滤波算法对地面点云与非地面点云进行区分,在此基础上利用最大类间方差法算法（Otsu）对非地面点云进行阈值分割,提取初始建筑物点云;然后根据点云的连通性对初始建筑物点云进行密度聚类分割（DBSCAN）,剔除离群噪声点;最后通过Alpha Shape算法实现建筑物点云的边缘提取。本文选取ISPRS官网提供的3组典型城区LiDAR点云数据进行试验,试验结果表明,本文算法可达到较好的建筑物点云提取效果。     

Distance-limited filter for extracting ground points

The extraction of points on the bare earth from point clouds acquired by airborne laser scanning is one of the most important steps for the generation of digital terrain models (DTM). This process is called “filtering”. However, most of the current filters erode the bare earth in steep sloped landscapes and at discontinuities, and they retain low vegetation. Therefore, a new filtering method for extracting ground points based on a distance limit is proposed in this paper. The angle criterion is used to assure the robustness of the algorithm. The experimental results show that the proposed filtering method can effectively derive the ground points from point clouds in complex urban areas.     

城区机载LiDAR数据与航空影像的自动配准

为解决机载LiDAR数据与航空影像集成应用中二者的配准问题,提出了一种机载LiDAR数据与航空影像配准的方法。首先,直接在LiDAR点云中提取建筑物3维轮廓线,通过将轮廓线规则化得到由两条相互垂直的直线段组成的建筑物角特征,并在航空影像上提取直线特征;然后,根据影像初始外方位元素将建筑物角特征投影到航空影像上,并采用一定的相似性测度在影像上寻找同名的影像角特征;最后,将角特征的角点当作控制点,利用传统的摄影测量光束法区域网平差解求影像新的外方位元素。解算过程中采用循环迭代策略。本方法的主要特点是,直接从LiDAR点云中提取线特征,避免了常规方法从距离图(或强度图)中提取线特征所产生的内插误差。通过与现有基于点云强度图的配准方法的对比实验表明,在低精度初始外方位元素的辅助下,本文方法能够达到较高的配准精度。     

SAR影像多项式正射纠正方法与实验

提出了一种针对SAR影像的多项式正射纠正法———引入投影差改正的多项式纠正法,并对ERS 2、RADARSAT和机载SAR影像进行了实验。引起SAR影像变形的因素很多,其中多数变形可以通过多项式纠正方法得到改正;但是,因高差引起的变形很难通过一般的多项式纠正方法进行改正。在本文中,先根据斜距和侧视角改正高差引起的投影差,然后用一般多项式纠正的方法改正其他因素引起的变形;重采样时则恰好相反,先根据多项式参数求得未受高差影响的像点坐标,然后加上投影差,从而获得真实的像点坐标。与其他正射纠正的方法相比,本文的方法非常易于实现,而且能够达到相当高的精度。根据以上原理,设计了相应的软件,并对云南大理一幅Radarsat的山区影像进行了纠正实验,控制点精度为2 2个像素;而采用一般多项式,使用同样的控制点,对这幅影像进行纠正,只能达到44 4个像素。另外,使用ERS 2影像和机载SAR影像进行了相应试验,结果类似于Radarsat影像的纠正。因此,本文提出的方法是有效、可行的,能适应地形起伏较大地区的SAR影像的几何校正。     

一种针对机载重轨干涉SAR数据的配准方法

配准作为干涉处理过程中的重要一步,其精度直接影响后续的处理。机载重复轨道干涉数据,由于飞行的姿态不一致,导致影像间产生较大的相对变形,常规的方法无法对整幅影像进行配准。本文结合SIFT匹配算法的稳健性和解析搜索配准算法高精度的优点,利用飞行轨道间的关系和统计分析剔除错误的匹配,提出了一种针对机载重复轨道干涉数据的配准方法,有效解决了机载重复轨道干涉数据的配准问题。首先利用SIFT匹配算法提取一定数量的匹配点,然后利用飞行轨道之间的关系和对匹配点偏移量的统计分析,剔除误匹配的点,完成粗配准,最后使用解析搜索算法完成精配准。本文利用国产CASMSAR系统获取的机载P波段重复轨道干涉数据进行实验,取得了良好的效果。     

机载合成孔径雷达技术在地形测绘中的应用及其进展

合成孔径雷达(SAR)技术由于其全天候、全天时的工作能力,成为近几年来摄影测量与遥感领域的研究热点。机载SAR系统的逐渐增多为SAR技术的发展提供了丰富的数据源。本文综述了近两年来国内外机载合成孔径雷达(AIRSAR)技术在地形测绘中的研究、试验和应用进展,评述了机载合成孔径雷达关键技术的解决途径,展望了机载合成孔径雷达技术在地形测绘和其他领域中的应用前景。