基于机载LiDAR点云的道路提取方法研究

道路是建设数字交通和数字城市的重要组成部分,也是空间地理信息的重要元素。针对传统遥感技术提取道路效率低、自动化程度不高以及易受周围环境影响等问题,基于无人机搭载LiDAR测量系统获取的某城郊结合区的点云数据,提出一种点云数据预处理、道路点云分级提取和道路边界提取算法。该算法首先对获取的LiDAR点云原始数据进行去噪处理,再结合曲面拟合滤波和点云几何特征提取包含道路在内的地面点云,然后利用点云的强度信息初提取道路点云,针对与道路材质相似的停车场等地物点云,在构建TIN的基础上,使用边长和面积约束进一步对道路点云进行精提取,最后使用α-shape算法对道路边界进行提取,并利用算法对实测的点云数据进行道路提取,以准确率和误分率对本文算法进行定量分析,结果表明提出的道路提取算法能够快速准确地提取道路点云。     

机载LiDAR数据的城区树木点提取方法

在城区的机载LiDAR点云中一般存在大量打在树木上的点,从点云中提取的树木点可以应用于城区绿化面积和树木参数的估计,以及树木的建模。针对城区环境,本文在综合分析树木点和其他地物空间分布模式的基础上,提出了一种只利用点云的几何性质,结合点云空间分布模式来提取树木点的方法。实验表明,该方法可以取得很高的分类精度,卡帕系数为0.9713。     

机载LiDAR点云中道路的提取方法

针对国内外许多专家学者对道路提取进行了大量的研究,但国内少有文章对这些研究进行归纳总结这一问题,该文对近年来国内外所有的研究现状进行总结概括。机载LiDAR点云进行道路提取中由于道路点云与地面点云高程相差很小、激光反射强度相近,导致道路提取一直是一个难点。文中系统阐述了从LiDAR中进行道路提取的各个过程、存在的问题以及对应的处理方法。最后,对此项研究内容进行了展望。     

结合TIN约束与密度聚类的机载LiDAR道路点云提取

针对机载LiDAR道路点云提取过程中自动化提取困难,停车场、水泥地以及与道路相连的地面点难以去除等问题,提出一种三角网约束与密度聚类相结合的机载LiDAR道路点云提取方法。在已有滤波结果的基础上,该方法首先根据道路点云样本的强度信息提取初始道路点,建立Delaunay三角网,运用三角网边长约束精化初始道路点;然后,通过密度聚类算法提取连通性较好且密度较大的独立三角网;最后,采用数学形态学算法优化道路边缘,确定最终道路点。实验选取国际摄影测量与遥感协会提供的两组城市机载LiDAR点云数据进行道路点云提取,结果表明:本文算法可以较好地进行道路点云的自动提取,且对不同类型的道路具有良好的自适应性,验证了算法的可靠性。     

基于机载LiDAR点云数据的城区道路提取

对于利用机载LiDAR点云数据提取城区道路提出一种新的思路。首先利用机载LiDAR点云数据的高程和强度属性对城区道路进行初始提取,获得初始道路点云;其次采用距离分割法和基于RANSAC算法的分割方法精化初始道路点云,有效剔除停车场等与道路相似的区域;最后采用数学形态学细化方法提取道路中心线。实验结果表明,该方法可以较正确和完整地提取城区道路。     

利用机载LiDAR点云数据提取电力线的研究

提出并实现一种从LiDAR点云数据中自动提取多根电力线的方法。首先利用OpenGL三维图形开发包重现激光点云的空间分布特征,采用交互方式初步确定电力线点云数据;然后利用单根电力线点云之间紧密相连的特性,自动确定每根电力线上的数据点;最后采用抛物线模型在三维空间中重构每根电力线。试验结果表明,该方法能精确有效地自动提取多根电力线数据,具有一定的工程应用价值。     

海量低空机载LiDAR点云的地形断面快速生成算法

针对现有算法二次插值造成的精度损失问题,结合新兴的低空机载LiDAR技术,提出了一套高精度地形断面快速、自动生成算法。该算法通过内存映射和断面线缓冲区分析,从海量点云数据中快速提取构TIN点集;优化了逐点插入法,实现局部Delaunay三角网的快速构建;根据三角网拓扑关系,实现断面线与TIN的快速求交,生成并优化地形断面图。实验结果表明,算法克服了海量数据处理时计算机内存不足的瓶颈问题,并有效避免了二次插值造成的精度损失,且运行高效。     

一种机载激光雷达道路点云的半自动提取方法

针对直接从LiDAR点云数据中提取道路信息比较困难的问题,文章提出了一种基于点云分割和区域生长的机载LiDAR数据道路点云提取方法:采用曲面生长法对点云进行分割,直接得到包含道路信息的曲面点集合;应用LiDAR数据的回波强度对分割结果中的道路进行强度标定,并采用区域增长的思想实现了道路的精细提取。实验表明,该方法能够高效、准确地提取道路点云,在路桥建模方面有较强的使用价值。     

机载LiDAR点云提取城市道路网的半自动方法

针对从卫星和航空正射影像中手工提取道路的方法速度慢的问题,该文基于机载LiDAR点云的高程和反射强度信息,手工选取一定量的种子点,采用区域生长法分割出初始道路区域;在填充空洞和平滑预处理后,利用细化算法提取出道路中线;根据长度阈值剔除毛刺短分支,使用自动算法和手工结合的方法消除多余通路和环形通路;并跟踪连接成矢量道路线,根据抽稀算法移除大量的小弯曲拐点,最后平滑矢量道路线成道路网。在测试复杂场景下的城市LiDAR点云后,发现提取的道路网的完整率和正确率较高。     

基于机载LiDAR数据的城区道路中心线提取

提出一种基于离散点的道路中心线提取方法。在利用高程、强度和几何形状等多特征逐步约束提取出条带道路点的基础上,采用迭代Meanshift算法将条带道路聚集成线状点集,并通过分段Hough变换检测出矢量道路中线。实验表明,该方法克服了传统中心线提取方法中的精度损失,提高了准确度。     

一种基于机载LiDAR点云电力线自动提取方法

针对电力巡线需求,提出一种基于机载LiDAR点云数据的电力线自动提取方法。首先采用高程滤波方法去除地面点及低矮地物点,采用顾及邻域尺度的自适应半径主成分分析法确定各点维度特性,利用维度特性从滤波后的点云中粗提取电力线点;然后根据电力线点空间分布特征,引入密度聚类算法实现单根电力线点精确提取;最后采用抛物线模型在三维空间中重构每根电力线。选取两组典型代表性的实测数据进行实验,结果表明:该方法能够从电力线走廊机载激光点云中快速提取出完整的单根电力线点,具有抗噪性强和提取精度高的特点,单根电力线提取误差率在0.06%以下,电力线提取结果能够直接应用于三维模型重建中。     

利用偏度平衡自动提取机载LiDAR点云城区道路

针对机载LiDAR点云提取城区道路自动化程度低以及提取道路网不完整的问题,提出一种基于偏度平衡算法自动提取城区道路的方法。首先,计算末次回波点云中邻近点的坡度,依据城市道路设计标准选择坡度阈值,分离非地面点并获得初始道路点云;然后,利用偏度平衡算法计算出最优强度阈值,滤除非道路点,再结合道路与停车场的空间位置关系,通过点距精化初始道路点云;最后,对道路区域进行细化和平滑,得到道路中心线。通过定量分析及对比实验,该方法能够自动地从LiDAR点云中提取出较为完整的道路网。     

机载LiDAR点云的双阈值自动提取断裂线方法

提出了一种基于机载LiDAR点云的双阈值断裂线自动提取方法.该方法首先将机载LiDAR地面点云数据按照高程重采样为距离图像,用双阈值方法提取出概略断裂线;再结合原始地面点云用基于平面对的分段构造法对概略断裂线进一步求精.实验表明,该方法能够比较精确地从机载LiDAR地面点云中自动提取出断裂线.     

A Minimum-Cost Path Model to the Bridge Extraction from Airborne LiDAR Point Clouds

Nowadays, bridges have played a significant role in human transportation networks. However, less attention has been paid to the bridge extraction from the countryside environment. This paper aims to propose a three-step method for the bridge extraction from airborne LiDAR point clouds. First, we propose a chain-code-based method to delimit land/water interface from the input scene. Second, we perform an angle testing process to extract candidate bridge points based on the shoreline delimitation result. Third, we calculate the cost of paths across the water body. A path whose cost is less than an adaptive threshold will be selected as a bridge path. The main contribution of this paper is that we formulate an energy function to calculate the cost of each potential bridge path. The optimal path, which achieves the minimum cost, is solved by the proposed minimum-cost path model. The developed extraction method does not rely on the geometric shape of rivers and works well in different types of bridges. Experiments show that the presented method succeeds to obtain all bridges in six small bridge scenes and one large complex scene, which are promising results in the bridge extraction.     

机载LiDAR点云数据中电力线的提取方法研究

提出了一种基于机载LiDAR点云数据的电力线提取方法。首先在进行LiDAR数据滤波的基础上,分离地面点与非地面点;然后针对非地面点采取一种基于角度的滤波方法,分离非地面点中的植被点与电力线点,对电力线点,采用二维Hough变换进一步分离各条电力线点;最后使用双曲余弦函数模型,对单条电力线进行曲线拟合。实验结果表明,该方法能够从LiDAR点云数据中较完整地提取出电力线点,电力线点提取正确率达96.2%,并能够对电力线走廊进行三维重建。     

移动车载激光点云的道路标线自动识别与提取

对移动车载激光测量LandMark系统获取的路面激光点云数据进行研究,结合激光点云的回波反射率、扫描角,以及量测距离等特征信息与道路标线的属性信息,提出了一种基于车载激光点云的道路标线自动识别与提取算法。从点云中提取道路标线,采用最小二乘线性最优拟合算法对提取的标线点云进行拟合,生成道路标线的CAD轮廓线,实现道路标线的自动化识别。以移动车载LandMark系统的Sick激光扫描仪获取的路面激光点云为例进行实验,实验结果表明该方法的可行性和有效性。     

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。