基于点云卷积的点云分类方法研究

基于深度学习方法,借鉴二维图像卷积的思想,设计了一种适合三维点云的卷积操作。点云卷积的作用域是局部球形邻域,输入为三维坐标和空间几何关系。通过点云卷积提取局部特征,使用最远点采样算法采集邻域中心点,根据半径构建球形局部邻域,使用多层感知器（multi-layer perceptron,MLP）网络学习空间关系权重,将学习到的关系权重和输入特征相乘,实现卷积操作。基于三维点云卷积,构建了一个多层分类网络模型实现点云分类。使用道路场景的黄石路数据集进行分类实验,结果证明了所提方法的有效性。     

基于特征点的点云压缩方法研究

针对现有点云数据,在VC＋＋平台下,提出一种基于特征点的压缩方法,实现点云数据的抽稀,其中试验数据采用扫描数据以及美国斯坦福大学试验点云数据。经试验表明,该方法能够实现点云的抽稀,减少点云的数据量,提高点云后期处理的效率。     

顾及点云邻域特征的道路里程推算方法实现

提出车载测量系统获取点云进行公路里程推算方法,基于布料模拟滤波算法分类路面、非路面点云,以点云强度信息为标量并顾及点云邻域几何特征分割地面点云,采用八叉树连通聚类方法提取特征标线点云并以此构造路面中心线,制作ArcToolbox里程桩点提取工具来推算道路里程.实验表明本方法可快速分割标线特征点云并准确提取路面中心线,相比于传统的方法可更加准确地实现道路里程推算和桩点坐标提取.     

基于体元结构车载点云行道树提取方法研究

充分挖掘车载激光扫描系统获取地物点云三维空间信息、回波强度信息,提出一种基于体元空间特征分析的行道树提取方法。首先完成原始数据预处理提取道路附属物点云数据,建立三维体元结构;以体元结构为基本单元计算体元单元中点云回波强度、曲率特征,后分析邻域范围内体元特征联系,构建体元邻域特征描述规则,提取行道树树干结构;在树干结构提取的基础上,确定行道树位置,建立冠层投影面积模型,进而提取冠层结构。实验结果提取显示：在复杂道路场景下,算法具有一定的稳健性,能够较为完整地提取道路两侧行道树信息。     

利用局部几何特征与空洞邻域的点云语义分割

点云具有数据量大、无拓扑结构等特点,现有的深度学习语义分割模型难以充分挖掘大范围邻域内点云中所隐藏的几何特征。由此提出了一种基于空洞邻域并结合角度等几何特征作为模型输入的点云语义分割模型。首先,在局部邻域构建过程中,将图像处理的空洞卷积操作扩展至点云,建立空洞邻域结构,以扩大感受野;然后,在特征提取过程中,将中心点与邻域点之间相对坐标、距离、角度等基本几何特征作为模型输入,最大程度挖掘邻域内的几何特征;最后,基于所提邻域结构与特征提取算法构建了点云语义分割模型。采用Semantic3D数据集进行实验验证,结果表明,所提模型分割效果优于对比的点云语义分割算法,空洞邻域与局部几何输入特征能够有效改善点云语义模型的性能。     

多特征融合的建筑物点云检测方法

当前各种影像数据以及Li DAR数据获取能力不断增强,仅利用一种数据进行建筑物的检测,其结果往往并不理想。本文对Li DAR点云数据的特征和影像的相关特征进行了分析,融合这些特征,利用支持向量机的方法对建筑物点云进行检测。实验结果表明,综合利用具有不同特征的点云和影像数据的方法比单纯使用点云数据进行建筑物的检测能够取得更好的效果。     

联合点云压缩的多特征融合点云语义分割方法

针对PointNet++对点云空间相关性特征提取能力不足,同时难以适用于大场景高密度LiDAR点云语义分割的问题,提出一种联合点云压缩的多特征融合LiDAR点云语义分割方法。首先利用点云压缩算法降低点云密度,并使用PointNet++提取简化点云的深度语义特征,再利用拟合算法计算完整点云的深度特征;之后提取人工设计的空间相关性特征与深度特征进行串联;最后利用随机森林算法对完整点云进行语义分割。通过在ISPRS提供的LiDAR点云语义分割标准数据集进行实验,证明提出方法的有效性,总体精度较PointNet++提升了5.3%。     

基于车载点云数据的道路边界点提取方法

本文针对以往道路边界信息获取存在的效率差、精度低等问题,提出一种基于移动车载激光扫描点云数据的道路边界点提取方法。首先,为减少道路原始点云数据量,提高后续处理算法的效率,使用Volex Grid滤波器下采样原始车载点云数据,得到抽稀后道路点云数据;其次,使用直通滤波算法对抽稀后点云数据进行滤波处理,剔除高大建筑物、植被等点云数据并使用梯度滤波算法分离地面点与非地面点;最后,使用边界特征估计法完成道路三维边界点的提取。使用两组不同类型路段点云数据进行实验,结果显示本文方法提取直线路段道路边线的完整率与准确率为96.3%、98.8%,提取弯曲路段道路边线的完整率与准确率为91.8%、96.7%,表明本文方法能够有效提取道路边界点,具有较高的准确性,能够为高精地图制作提供可靠的数据支撑。     

基于多特征聚类的复杂环境机载点云层次滤波方法

机载激光雷达(LiDAR)点云滤波是点云数据处理的关键步骤,决定着后续派生品应用的精细程度。针对复杂场景区各种地物的交错性和多态性、地形的突变(断裂)性、相邻地物和地面点高程的相似性等导致的难以区分地物点和地面点瓶颈,本文提出了一种基于多特征聚类的点云层次滤波方法。本文方法首先耦合点云几何和物理信息进行多特征点云聚类,然后发展一种顾及地形断裂的地面点簇识别方法捕捉各类地面点,最后利用捕捉到的地面点构建初始地面参考面,并借助多尺度层次点云滤波方法进一步查找原始点云中的地面点。以4组地形复杂且建筑物和植被混杂区点云数据为试验数据,将本文方法与6种代表性滤波算法对比表明,本文方法的平均总误差最小、滤波性能最优、稳定性最高。     

格网邻域滤波在车载激光点云道路边线提取中的方法研究

结合城市车载激光扫描点云道路数据与地物点各自的特点和空间分布,用路面点云控制道路两侧地物点云进行滤波,从而实现道路路面点和地物点的分离,并根据城市道路中含有高出路面边缘的路缘石的结构特性设置阈值来提取路缘石,通过设置合适的格网及其邻域格网中点的密度特性进一步滤波路缘石,生成道路边线。     

基于二维图像特征的点云配准方法

为了提高低覆盖率点云的配准精度和收敛速度,提出了一种基于二维图像特征的点云配准方法。首先采用基于区域层次的点云配准算法实现粗配准;然后将三维点云转换成二维图像,再采用SURF算法提取二维图像的特征,并求解其匹配像素点对;最后根据二维匹配点获取相应的三维点云相关点,并计算刚体变换,由此实现点云的快速精确配准。试验结果表明,与迭代最近点（ICP）算法相比,该点云配准方法的配准精度和耗时分别提高了约20%和60%,是一种快速、高精度的点云配准算法。     

利用特征面进行LiDAR点云分类的方法

为提高激光雷达点云自动分类程度,提出了一种新型激光点云分类方法。在TerraSolid软件中,结合点云滤波、影像解译和特征要素采集等技术进行点云分类,并基于新昌县点云分类数据进行实验。结果表明,该方法可快速准确地分类建筑物,减少了大量手动编辑分类工作,加强了自动化分类程度,可大大提高工作效率。     

基于稀疏点云的ADAS三维地图构建方法

提出了一种基于机载LiDAR稀疏点云与已有道路二维导航地图快速构建ADAS三维地图的方法。通过稀疏点云与导航地图拓扑叠加分析和三维空间关系检验,实现了对复杂道路结构的高程平滑和面向ADAS的道路三维地图构建。以香港地区ADAS地图为例,采用该方法进行了三维地图构建。结果表明,该方法合理且效率高,精度满足先进自动驾驶三维地图要求。     

三维地形表面点状数据交互采集方法设计

在总结三维可视化技术和三维交互环境特点的基础上,参考鼠标三维取值的相关算法,设计了一种多维窗口光标定位的人机交互方法,能够精确地在虚拟三维地形表面进行点状目标的采集;基于IDL开发语言实现了三维点状数据采集方法,并通过实验验证了该方法的精确性和可操作性。     

融合BIM特征约束点自增长模型的室内外三维模型构建研究

针对室内外复杂场景一体化建模的精度高、难度大、效率低下等特点,本文以地面三维激光扫描技术(TSL)和建筑信息模型(BIM)重构技术为核心支撑,提出了融合BIM特征约束的点自增长模型重构方法.利用该方法以西安市五路口地铁站室内外真实场景构建为案例分析,验证了基于TSL和BIM技术融合构建高精度室内外一体化真三维场景的可行...     

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。     

根据断面轮廓线修复隧道点云孔洞的方法

为了修复采集点云的数据缺失,设计一种根据隧道断面轮廓闭合矢量线修复点云孔洞的方法,利用Microsoft Visual Studio 2010设计实现隧道轮廓线提取系统,并借助OpenGL实现结果的可视化。     

一种八叉树和三维R树集成的激光点云数据管理方法

车载激光扫描点云数据已经成为数字城市和危机管理等领域越来越重要的三维空间信息源,针对大规模点云数据高效管理的技术瓶颈,提出一种八叉树和三维R树集成的空间索引方法——3DOR树,充分利用八叉树的良好收敛性创建R树叶节点,避免逐点插入费时过程,同时R树平衡结构保证良好的数据检索效率。并还扩展R树结构生成多细节层次（LOD）点云模型,提出一种支持缓存的多细节层次点云数据组织方法。试验证明,该方法具有良好的空间利用率和空间查询效率,支持多细节层次描述能力和数据缓存机制,可应用于大规模点云数据的后处理与综合应用。     

基于点特征的单目视觉里程计实现

本文采用特征点检测实现移动机器人的单目视觉里程计,通过对图像进行网格划分保证特征点均匀分布,提高特征点匹配效率。并行计算基础矩阵及单应矩阵实现单目视觉里程计的自动初始化,采用RANSAC算法剔除外点提高特征点匹配质量。设定运动模型及参考帧模型加速帧间运动估计,并通过合理的关键帧选取策略及图优化提高相机位姿精度及鲁棒性。利用TUM数据集测试本文设计的单目视觉里程计,实验轨迹误差为3.58 m,通过Turtlebot2移动机器人对真实环境进行测试,实验表明本文方法的有效性。