基于直线特征检测的道路边线自动提取方法

针对如何从车载激光点云数据中快速、准确地提取道路边线的问题,本文提出一种基于直线特征检测的道路边线自动提取方法。首先对原始点云进行地面滤波,删除非地面点,获取包含道路信息的地面点云,接着把点云投影到二维图像上,根据反射强度获得平均强度图像,对平均强度图像进行LSD直线检测,获得道路边线的直线段,然后进行直线连接,把检测出来的短线段连接成长直线,最后根据直线特征提取出道路边线,并且利用定量指标对提取结果进行定量分析。实验证明,该方法提取的道路边线具有较高的准确率和完整性。     

三维点云边缘检测和直线段提取进展与展望

从图像中提取边缘和直线段是计算机视觉研究的热门主题,近年来,随着三维点云数据质量的不断提高,从三维点云数据中提取边缘和直线段得到了很多学者的关注,已取得了一些研究成果。本文探讨了从三维点云数据中检测边缘和提取直线段的基本思想,对已有的方法和研究现状进行了较全面的综述,介绍了具有代表性的三维点云边缘检测与直线段提取方法,并对各个方法的特点和缺陷进行了分析,最后对三维点云边缘检测与直线段提取研究的前景进行了展望。     

一种基于点云数据的建筑物平面精细分割方法

针对现有大规模点云数据平面特征分割方法中存在的错误识别、效率低、抗噪性差等问题,该文提出一种基于2D霍夫变换和八叉树的建筑物平面精细分割方法。该方法首先,对原始点云进行空间均匀降采样并向X-Y面投影,利用改进的2D霍夫变换算法提取投影后的点云线段,使用选权迭代法精确计算线段所在直线的方程及端点坐标,进一步确定立面的空间几何方程;接下来,建立原始点云数据的八叉树结构,利用端点坐标设计立方体并分割出立方体内的立面点云;最后,将立面点云从原始点云中剔除,对余下点云降采样并向X-Z面投影,重复以上过程分割水平面点云。试验验证了该文方法对建筑物面状特征分割的有效性。     

机载激光雷达点云的城市建筑物直线特征提取方法

提出一种城市机载激光雷达点云的直线特征提取方法。首先基于曲率的区域增长方法分割三维点云平面, 对每个点云平面进行二维投影,并进行网格化和二值化。其次通过稳健的二维线段检测方法获得平面的线特征,将 二维线段重投影至三维空间得到相应的三维线段,构造线特征集。最后对线特征集构建基于固定网格的直线空间 索引方法,实现基于线特征的点云索引。实验结果表明,该方法直线提取误差较低,相对平面相交法效率更高,能够 有效提取城市建筑物的直线特征,通过索引提高了特征查询效率,可满足高精度区域分割和三维建模的需求。     

3D Hough Transform在激光点云特征提取中的应用

近年来,激光扫描测量技术得到了迅速的发展和广泛的应用,激光点云数据处理成为当前计算机科学和测绘科学等领域的研究热点。特征识别在图像数据处理中占有重要地位,在三维激光点云数据处理中,特征可以用于多站数据拼接、大数据量的简化压缩及建模,因此对特征的提取同样具有重要的研究价值。Hough变换最初用于二维图像的直线提取,后来被广泛应用于二维图像的特征识别,但其运算量极大,并且直接运用到三维可能会导致错误识别等问题。本文根据三维点云特征提取的需要,通过对二维和三维标准Hough变换的介绍和分析,结合激光点云数据处理特点,提出了一种依据法向计算结果进行Hough变换的新方法,该方法不仅能识别平面特征,还可将类似墙角等特征突变点进行有效分离,以便进行轮廓提取等操作。对模拟数据和激光扫描仪实测数据分别进行处理,平面提取的有效率和正确率达到要求,从而证明该方法能够满足点云中特征提取的需要。     

基于线特征的鱼眼图像与地面激光雷达点云配准

地面激光扫描数据（LiDAR）与全景图像进行联合分析在虚拟场景建设、文化遗迹保护等方面有较高的应用价值。将全景图像在其视点与LiDAR点云对齐是开展两种数据联合分析的基础,但需要克服数据维度差异转换和特征匹配的困难。本文提出了基于线特征的半自动配准方法纠正图像,将鱼眼图像和LiDAR点云投影为透视成像的柱面全景图像,采用Hough变换提取图像直线特征,并利用修正迭代Hough变换方法,实现在鱼眼全景图像视点约束下与离散激光点云的三维对齐。试验表明,该方法能在较少的人工干预下实现二维到三维数据对齐。     

面向车载激光扫描点云快速分类的点云特征图像生成方法

车载激光扫描是空间数据快速获取的一种重要手段。车载激光扫描点云数据的分类和特征提取是目标识别与三维重建的基础。本文以车载激光点云数据为研究对象,提出了一种适合于其快速分类与目标提取的点云特征图像生成方法。该方法首先将扫描区域进行平面规则格网投影,通过分析格网内部点云的空间分布特征（平面距离、高程差异、点密集程度等）确定激光扫描点的定权,从而生成车载激光扫描点云的特征图像。利用生成的点云特征图像,可采用阈值分割、轮廓提取与跟踪等手段提取图像分割的建筑物目标的边界,从而确定边界内部点云数据,实现目标分类与提取。本文以Optech公司的车载激光扫描数据为实验对象,验证了本文提出方法的可行性和实用性。实验结果表明,该方法能快速有效分离出车载激光扫描点云中的地面数据、建筑物数据等。     

基于车载三维激光扫描的道路线提取研究

近年来,随着空间信息获取技术的发展,激光扫描技术在城市三维数据采集中应用越来越广泛,本文以车载激光扫描点云数据为研究对象,利用点云数据空间分布特征和反射强度信息,结合道路标线的几何特征,提出一种快速有效地从离散点云中提取道路标识线的方法。该方法首先利用车载激光点云数据中的高程信息和反射强度信息对原始点云进行滤波。然后将分割后的点云数据投影到二维平面中,利用反射强度信息和点云空间分布信息生成点云强度特征图像,利用标线规则的几何形状,对连通区域进行道路标识线的提取。最后,基于道路标识线的语义信息,利用Hough变换对检测到的标识线进行分类和连接,从而提取完整、准确的三维道路标识线点云数据。通过居民区和高速公路扫描数据处理案例,实现了高速公路虚实标识线和干扰因素较多的居民区界线的自动提取,验证了上述道路标识线提取方法的可靠性,应用效果较好。     

多源数据融合的三维点云特征面分割和拟合一体化方法

针对单纯利用三维激光点云信息不足的问题,提出融合多源数据对三维激光扫描仪获取的点云数据进行特征拟合的方法。根据地面点云及对应的扫描仪参数生成反射值影像;以反射值影像分割结果作为种子面,基于随机抽样一致性方法分割与拟合一体化;融合彩色影像提取的直线信息确定和验证拟合特征的边界。采用RIEGL VZ-400获取的建筑物点云数据进行了特征拟合试验,证明了该方法的有效性。     

矿区地表彩色点云的自动分类

以矿区的彩色三维激光点云数据为研究对象，提出了矿区点云快速自动分类及目标提取的方法。首先根据彩色点云的RGB值计算HSV空间中的H值，根据各地物间H值的差异，分别对地面点与非地面点根据地物颜色先验值进行点的提取。然后对提取的点进行聚类计算，利用各类地物点云在空间分布上的显著差异，采用分层截面投影，由投影点最小包围盒的长宽比及面积比对矿区地物点云进行自动分类与提取。最后以Riegl VZ-1000扫描仪采集的某矿区地表点云数据为试验对象，验证本文算法的可行性和实用性。     

An effective spherical panoramic LoD model for a mobile street view service

Street view (panoramic view) services have begun to shift from PC platforms to mobile smart devices. Considering the capabilities of smart terminal devices, a 360° spherical level of detail (LoD) model for mobile street view services that renders panoramic images on the inner surface of a sphere via LoD is proposed in this article. Panoramic images are segmented into tiles and organized in a pyramid tile structure for LoD rendering to improve the rendering efficiency of the proposed model. A projection model between panoramic images and the spherical surface is presented to map the panoramic tiles on the spherical graticule. A street view‐rendering algorithm of panoramic images is proposed with the rendering function of OpenGL for Embedded Systems (OpenGL ES). A street view service app running on Android, based on the proposed approach, is implemented to assess two aspects of the panoramic view model, namely visualization effect and efficiency. Experiment results reveal that the 360° spherical LoD model of the panoramic image can display 3D street view scenes better than the cubic panoramic view model. The proposed model also has an excellent 3D visualization effect and high‐efficiency rendering ability for mobile street view services. Therefore, it is applicable in large‐scale mobile street view services both online and offline and in augmented reality navigation.     

车载移动测图系统外方位元素标定方法

全景相机因其360°大视场、旋转不变性等优点,逐渐被用于构建车载移动测图系统。标定是保证系统获取精确地理信息数据的重要前提。本文针对全景相机和定位定姿系统(POS)集成的车载移动测图系统,提出一种外方位元素标定的方法。首先,在实际场景中布设高精度已知控制点。其次,构建全景球面模型,将全景影像通过球面投影反变换投影到该球面上,从球面上选择控制点而不是直接从存在扭曲的全景影像上选择控制点并得到其球面坐标。在建立点的相关性之后,结合地理参考绝对定位方程和坐标变换,求得全景相机相对POS的平移与旋转参数。最后,采用本文提出的标定方法,分别选择北京航天城和天津滨海新区进行试验。试验表明,GPS信号良好时,点的绝对定位中误差可达平面10.3cm、高程16.5cm;GPS信号不好时,点的绝对定位中误差为平面35.4cm、高程54.8cm;在较短距离范围内(3km),距离量测相对误差最大为5cm左右,GPS信号对相对量测没有明显影响。     

室内三维点云空间自动划分与规则化方法北大核心CSCD

精准空间划分是实现室内语义建模与拓扑结构重建的重要基础。三维点云作为常用的室内空间数据载体,如何基于三维点云进行室内空间语义信息提取与规则化具有重要意义。本文提出了一种基于形态学分割方法实现室内场景的分割,并结合矢量规则化方法完成分割场景的规则化。首先,基于区域增长算法与线性拟合方法提取空间分割要素,通过平面投影生成二进制影像,进而利用距离变换和分水岭算法完成空间分割;然后,对空间分割要素进行线性拟合,进行室内空间格网划分,采用矢栅叠加方法实现空间要素规则化;最后,通过4组实际场景(包含3组ISPRS数据集及1组实际场景采集数据)进行数据验证。试验结果显示,本文提出的室内空间分割与规则化方法可以准确快速地完成室内空间要素的提取。     

超大视场太阳敏感器图像质心提取算法

太阳图像质心提取是利用太阳敏感器进行天文导航的关键技术之一,直接决定了太阳敏感器的观测精度。针对超大视场太阳敏感器非圆形太阳图像质心提取问题,首先提出像面椭圆拟合算法,较好地解决了椭圆及近似椭圆形太阳图像的质心提取问题,然后进一步提出了球面圆拟合算法。该算法根据相机的投影和畸变模型,将太阳图像的边缘点映射到物方空间,对物方空间的边缘点进行球面圆拟合,从而确定太阳质心位置。在估计球面圆拟合算法的精度时,需要将太阳质心位置映射回像面。理论上,球面圆拟合算法不再需要顾及太阳图像的形状,算法更为严谨。将椭圆拟合算法和球面圆拟合算法应用到实测的太阳图像质心提取中。结果表明,椭圆拟合算法更适合处理半视场角70°~80.3°的太阳图像,平均精度约为0.075pixels;球面圆拟合算法更适合处理半视场角大于80.3°的太阳图像,平均精度约为0.082pixels。     

球形全景影像位姿估计的改进EPnP算法

球形全景成像可以克服透视成像视场角的局限,实现场景全覆盖的三维重建和量测。本文在普通影像位姿估计的EPnP(efficient perspective-n-point)算法上进行了改进和扩展,提出了一种稳健快速的球形全景影像位姿估计算法。首先,构建球形全景影像的投影模型,将EPnP算法的平面透视成像模型扩展到球面成像模型;然后,采用基于全景球心、像点、控制点共线条件方程的改进EPnP算法求解控制点的球形全景像空间坐标;最后,利用Horn绝对定位算法直接解算全景影像位姿。与球形全景影像位姿估计的后方交会算法的对比试验结果表明,本文提出的方法无须迭代求解,更为稳健快速,即使控制点数目较少也能达到高精度,基于非严格共中心拼接的全景相机,重投影误差可控制在3.00像素左右。     

面向多基线干涉SAR高程反演的全局最优相干方法

本文针对多基线极化干涉SAR数据,提出了面向多基线干涉SAR高程反演的全局最优相干方法。该方法将多景全极化干涉影像联合在一起,构建多基线极化相干矩阵,由多基线最优相干准则指导,求解全局条件下的最优干涉图。该方法可以有效降低多基线干涉中散射中心不一致对干涉相位影响,从而提高干涉相位的精度和可靠性,并提高最终获取DEM的精度。利用国产X-SAR系统和德国E-SAR系统获取的多基线全极化数据进行全局最优相干方法试验,利用多基线极化最优相干方法生成全局条件下的最优干涉图,依据多基线高程反演方法计算目标高程,验证了本文提出的方法的有效性。     

利用三维激光扫描技术检测建筑物平整度及垂直度

利用地面三维激光扫描仪对某建筑物进行全自动高精度立体扫描，获得目标建筑物表面的三维空间点云信息，经过研究分析提出了一种根据点云提取建筑物中心轴线的方法，采用随机采样一致性算法（RANSAC）拟合直线，并采用整体最小二乘算法拟合平面。通过分析拟合平面及拟合直线的几何特征来检测建筑物的平整度和垂直度，实测数据分析结果表明，三维激光扫描技术在建筑物立面平整度及垂直度检测中具有较高的可行性和适用性。     

一种基于线空间的直线抽取算法研究

以LOG算子为边缘检测手段 ,对直线段特征的抽取过程进行了研究 ,提出并实现了相关的算法 ,给出了应用实例     

基于改进Web墨卡托投影的瓦片地图服务设计与实现

为解决网络地理信息应用二、三维一体化显示需要,通常做法是处理并存储两套不同投影的地图瓦片数据,一套采用Web墨卡托投影,面向二维地图应用;一套采用经纬度坐标,面向三维地图应用。这在一定程度上降低数据处理效率、浪费存储资源。文中提出一种改进Web墨卡托地图投影方法,并设计一种面向影像地图和DEM数据的瓦片化方法。方法生成的影像地图瓦片数据既能同时面向二维地图和三维可视化场景使用,又有效解决Web墨卡托投影不支持高纬度地区栅格地图表达的缺陷。将新型的地图投影和数据模型通过瓦片地图服务系统进行验证,证明这种新改进的投影和影像,以及DEM瓦片化方法具备较高的实用性。