半自动机载LiDAR点云建筑物三维重建方法

针对全自动建筑物3D重建存在需要后续人工检验,且发现重建错误需要花费额外时间修改的问题,提出了一种半自动的面向对象的机载LiDAR点云建筑物3D重建方法。基于建筑物类别点云的联通分析和平面生长分割结果,提出了自动的建筑物栋数检测、单栋建筑物外轮廓提取、单栋建筑物内部结构线提取方法;同时,在计算机无法完成部分工作时,人工辅助计算机完成高程阶越线提取、识别建筑物屋顶附属物点云等工作。实验证明,该方法可以适用于高密度机载LiDAR点云数据中城区大部分建筑物的3D模型重建。     

面向室内场景点云的对象重建

针对当前逆向工程中对象提取及模型重建效率较低的问题,提出了一种面向室内场景点云的对象重建方法。首先构建直通滤波器,采用改进的RANSAC算法剔除非对象点云,然后根据欧氏聚类提取算法分割出各个对象点云,最后基于α-shape理论批量重建出对象模型。试验结果表明,该方法能够从散乱的室内场景点云中快速、自动地重建出代表真实对象的三维模型,具有较高的实用价值。     

基于点云的室内房间要素及拓扑关系提取

房间要素是室内导航地图的关键要素之一。针对从点云中提取房间要素不仅需要精确提取房间多边形而且需要构建房间构成要素之间的拓扑关系问题,本文提出一种自上而下分割点云并自动记录房间-墙线拓扑关系的房间要素快速提取方法。首先利用点云Z值投影的高度直方图提取天花板点云;其次将天花板点云向XOY面投影,通过欧式聚类分离出每一间房间点云,以房间为单位采用α-shape算法进行房间边界点提取;然后利用随机抽样一致算法(RANSAC)结合欧式聚类方法分割房间边界点得到墙线及其参数信息,并利用墙线中点对无序墙线进行排序后计算相邻墙线的交点作为房间角点;最后,生成房间、墙和角点之间的拓扑关系。实验结果表明,该方法不仅适用于包含平面墙体的建筑点云数据,也适用于包含曲面墙体的情况,具有良好的适应性和有效性。     

基于LiDAR点云数据的可视域计算研究

当前GIS软件中通视分析建立在DEM数据基础上,而DEM中不含植被和建筑物信息,从而会造成通视分析误差。通过Li DAR点云数据获取高精度植被和建筑物高度,提出一种顾及地物的插值算法,生成同一网格大小的DEM与DSM,在其上分别进行通视域分析,并将分析结果进行对比,发现DEM比DSM更容易扩大视域范围,从而产生了分析误差,验证了利用DSM进行通视分析的可行性。     

基于机载LiDAR点云的建筑物快速三维重建方法

针对建筑物三维模型建立自动化程度与效率无法并存的问题,本文提出一种自动提取机载激光雷达(light detection and ranging,LiDAR)点云的建筑物关键点算法,针对规则建筑物实现快速三维重建.该方法通过阿尔法-形状(Alpha-Shape)边缘检测算法和屋顶分割算法完成建筑物关键点提取,再利用夏普·...     

车载LiDAR点云数据分割与半自动化建模方法

针对车载激光雷达(light detection and ranging,LiDAR)点云数据的不完整性问题,提出一种车载LiDAR点云数据分割以及基于分割后点云数据的半自动化建模方法。首先对点云数据进行标准格式转换及稀化;然后以不同地物的属性和几何特征为分割条件,分别建立道路、建筑物、树和路灯等附属设施的三维模型,并利用车载以及航空图像的纹理信息辅助建筑物的立面和顶面三维建模;最后以真实街景为实验区,基于拓普康IP-S2车载LiDAR点云数据,完成该街景的分割与建模。实验结果表明,该文提出的点云数据分割与街景地物重建方法比较简单,可实现道路和建筑物的半自动化分割;利用成熟的建模软件和方法,实现了建模的完整性和较强的可靠性。     

齐云塔激光点云三维重建

三维激光扫描技术可以在不接触、无损害的前提下,将珍贵古建筑的几何、颜色、纹理等信息记录下来,用于对历史遗迹的保存和修复。利用三维激光扫描仪获取国家重点保护文物——洛阳白马寺齐云塔的激光点云数据,通过对比分析Cyclone、CAD、Geornagic Studio等软件对点云数据的处理方法,制作完成齐云塔DLG图件、线框...     

面向机载LiDAR点云数据的双线河水体DEM构建方法

机载激光雷达(LiDAR)系统可以快速获取高精度的地面点云数据,可以快速生成数字高程模型(DEM)。但是基于原始水体点云数据直接构建DEM效果较差,针对这个问题,论文提出了一种双线河水体点云填充方法,对缺失的河道内点云数据进行填充,并设计开发了河流优化填充模块,实现了双线河水体具有上下游特征的DEM构建效果。     

多源数据支持下的全要素地形图生产实践

为了便于“智能化、科学化”的城市治理以及为“数字化”城市转型发展提供更高精可靠的空间地理信息数据,新型基础测绘的概念由此而生。上海市作为全国率先开展新型基础测绘体系试点与建设的城市,从新型基础测绘标准设计、空天地数据获取手段、二三维成果展示等方面提出了以地理实体为基础的新型基础测绘体系。全要素地形图是上海市新型基础测绘体系建设的一个重要子产品,是由传统基础测绘发展而来,相较于传统基础测绘地形图,全要素地形图具有三维信息全、属性信息丰富等显著特征。该文以上海市新型基础测绘示范区全要素地形图生产为背景,以车载激光点云、倾斜模型、机载激光点云为数据源进行全要素地形图地形要素提取,通过要素成果整合、综合补测与调绘、数据编辑、质量控制完成全要素地形图生产。通过外业检验验证了基于多源数据制作全要素地形图的可靠性,上海市关于新型基础测绘体系建设的理念与思路可为相关项目的开展提供借鉴。     

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。最后通过实验数据验证了该方法的可行性。     

LiDAR点云数据的电力线3维重建

利用LiDAR数据进行电力设施提取与建模可以克服传统工程测量电力巡线工作量大,危险性高,效率低下等缺点,但现有的电力线提取研究主要集中在电力线的分离与提取,并且拟合的精度不高。针对此问题本文提出了一种精度较高的电力线拟合方法。首先,根据电力线两端悬挂、中间自然下垂的特点,求解电力线拟合的最佳几何模型;然后,通过电力线的走向和端点,建立电力线拟合的最佳平面坐标系;最后,采用基于二次多项式限制的最小二乘法拟合电力线,解算出最优参数,生成最终电力线模型。对真实数据的处理和精度评价表明,本文方法不仅能够实现电力线的快速3维重建,而且能够达到较高的拟合精度。     

分层随机抽样的单档电力线LiDAR点云聚类方法

针对基于直升机激光雷达(LiDAR)测量技术的电力巡线对全自动电力线三维重建的迫切需求,该文提出了一种基于分层随机抽样和电力线三维重建数学模型约束的单档电力线LiDAR点云聚类方法。其中,利用了直线段和悬链线段相结合的电力线三维数学模型描述了现实三维场景中的电力线形态,并以此约束点云分层随机抽样的结果。聚类过程中,首先进行数据预处理和分段组织;接着进行标号。实验表明,该文的聚类方法具有对电力线根数、电力线类型、电力线空间构型、长度、两端电塔高差、点云不规则断裂、粗差等因素不敏感的优势。     

面向对象的车载LiDAR点云滤波方法

针对经典的机载LiDAR点云数据滤波方法不适用于车载LiDAR点云数据滤波的问题,该文提出了一种基于点云分割的不规则三角网渐进加密滤波方法。首先,剔除粗差;然后,进行点云分割;最后,以分割对象为基本判别单元,迭代地进行地面对象的识别。采用两个场景的车载LiDAR点云进行滤波实验。实验结果表明,本文滤波方法的总误差明显小于经典的不规则三角网渐进加密滤波方法。     

利用车载LiDAR点云数据提取城市道路边界

随着高精地图产业的兴起,精确提取道路边界点云数据成为研究的重点.本文首先将车载LiDAR扫描系统获取的城市道路数据根据采集轨迹进行分段,对每一段路段点云进行滤波处理;然后通过分析点云的高程与平面信息,采用点云分割算法分离路面与非路面点云,再对处理后的路面点云进行投影;最后运用边界特征估计提取算法获取道路边界点云.通过对...     

基于LiDAR点云的复杂钢结构模型重建

传统的基于全站仪等单点测量技术难以获取钢结构整体信息,且测量速度慢、模型重建精度低。针对此问题,本文将三维激光扫描技术应用于钢结构模型重建领域,提出了基于LiDAR点云的复杂钢结构模型重建方法。首先,基于标靶球和钢结构面信息实现多测站点云的高精度配准,并通过半径滤波算法去除噪点,以得到完整的激光点云数据;然后,对复杂钢结构单体模型进行分割,以实现各个部件的模型重建;最后,根据现场实测数据对重建的三维模型进行精度评估。试验结果表明,基于该方法得到的模型精度较高,与实际尺寸差值均小于1 cm,为复杂钢结构的三维模型重建提供了有效解决方案。     

3D SLAM的室内背包移动测量系统研究

针对室内移动测图中GPS信号缺失,导致无法获取精确定位坐标与导航的问题,该文研发了一套室内背包式移动测量系统,该系统能够利用三维激光定位与测图的方法实现快速同步定位及地图创建和室内三维激光点云获取,可以应用在室内或地下的环境中进行数据采集,在不损失作业效率的前提下获取系统作业轨迹、高精度点云等多种数据结果。为了对系统的精度进行验证,使用该系统在实验室大楼走廊中进行实验获取室内三维激光点云,并将实验结果与采用常规测量手段得到的结果进行对比分析。实验表明,此系统的相对精度和绝对精度分别能够达到0.048和0.047m,在室内三维信息获取过程中相比较于传统作业方式显著提高了作业效率和数据质量,能够满足室内建模与测图要求。     

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。     

采用聚类分析的车载点云地物分类

针对车载激光雷达点云初始聚类中心难以确定的问题,该文提出了一种基于最大网格密度的近邻聚类算法对点云实现分割,并以高程、法向量和投影密度作为约束条件对分割后的点云块进行地物的分类识别。通过对车载激光雷达的部分点云数据进行相关试验,结果表明该方法可以精确有效地实现城市典型地物分类。