一种顾及水下地形特点的多波束点云去噪算法

针对包含大量噪声的多波束点云去噪问题,顾及水下地形特点设计算法去除近地表噪声和明显离群噪声。算法基于RANSAC算法思想拟合局部平面,结合统计分析方法去除给定阈值范围之外的噪声;结合共面法矢量特征预判去除离群面并探测保留陡坡等高程梯度变化明显的敏感地形。通过减少点云数据检索次数、使用哈希表等方式优化算法,提高执行效率。能够保证地形一致性的同时较好地保留区域边界等信息。最后,设计实验对多波束点云去噪结果达到预期,并对实验结果进行探讨提出后续研究方向。     

基于曲率特征的点云去噪及定量评价方法研究

由于仪器测距、测角误差,物体反射率,人为操作,遮挡及环境变化等原因,扫描获取的点云数据中存在大量的噪声点。为了高效去除噪声并保持原始点云数据的特征信息,本文提出了基于移动最小二乘曲率特征的点云去噪算法。首先采用移动最小二乘法（MLS）精确计算点云的曲率信息,然后根据曲率信息进行点云去噪,最后利用基于信息熵理论的定量评价方法验证本文方法的可行性。     

面向多波束测深数据的双向布料模拟自动滤波算法

针对现有多波束测深数据的滤波算法需要人工干预且难以实现自动滤波的问题,在布料模拟滤波基础上,提出了一种基于双向布料模拟(bidirectional cloth simulation filtering, BCSF)的多波束测深数据滤波算法。首先,基于二次曲面（Levenberg-Marquardt）算法拟合构建传递式迭代趋势面,消除海底负异常数据;然后,构建BCSF修正模型,确定最终海底滤波面,解决海底凹凸地形或具有成簇噪点的复杂海域地形容易产生的过度滤波问题;最后,对分类海底点与非海底点的距离阈值进行了自适应优化与估计,进一步提高BCSF滤波结果的准确性。将所提算法应用于实测多波束测深数据,实验结果表明,与布料模拟滤波相比,所提算法不仅克服了过度滤波的缺陷,而且实验区域的整体测试数据的噪点剔除率从12.87%下降到0.76%,局部测试数据的噪点剔除率从15.29%下降到1.09%;与基于不确定度理论的多波束测深滤波相比,所提算法更加简洁,易于技术实现,人工干预很少,保留了更多的地形细节,具有较好的鲁棒性和应用前景。     

多尺度点云滤波去噪方法

通过三维激光扫描仪获取的点云数据具有大体量、高冗余且非结构化的特点。在使用传统滤波方法进行去噪时,不能兼顾滤波效果与保留细节特征,会造成精度丢失。本文针对以上问题,将噪声划分为远距离的大尺度噪声以及近距离的小尺度噪声,研究基于统计分析结合图像引导滤波的多尺度点云滤波去噪方法。经过实验验证,本文算法可以在不丢失点云细节特征的前提下,实现点云数据的优化以及精简。     

DBSCAN聚类和改进的双边滤波算法在点云去噪中的应用

采用基于密度的DBSCAN聚类算法对点云数据进行去噪处理,然后通过改进的双边滤波方法进行光顺处理实现点云平滑效果,最终的结果不仅有效去除了噪声点,还保留了点云模型的特征。以沈阳民国时期代表性的建筑——沈阳金融博物馆为试验模型进行试验,结果表明：通过DBSCAN聚类算法处理后得到的点云数据,再经改进的双边滤波处理所得到的数据远远比原点云数据直接运用改进的双边滤波处理得到的数据精度高,点云去噪效果更好。     

基于地面三维激光扫描仪点云数据的去噪算法研究

原始三维激光点云数据中存在由于仪器本身、外界环境、实体表面特征等因素导致的噪点,严重影响点云质量以及后处理效果。针对地面三维激光扫描仪原始激光点云数据的去噪问题,本文进行了3种有序点云去噪算法的研究,并采用VC++编程语言进行算法的功能实现,最后选取某区域单站地面原始三维激光点云数据进行实验分析,总结了各算法的优缺点及适用条件。     

三维激光点云的降噪算法对比研究

点云降噪是数据预处理中的一项基本操作,并且噪声滤除的效果将直接影响后期点云分割、配准、识别等操作成果的质量。受扫描环境及仪器影响,扫描生成的点云不可避免地会产生噪声点,必须借助点云降噪算法方能剔除。统计滤波与半径滤波是点云去噪中的常用方法,可有效地滤除离散点。本文基于PCL实现两种滤波算法,并对试验点云数据进行降噪处理,以验证滤波算法的有效性,最终分析参数设定对滤波效果的影响及对比两种滤波结果质量。     

基于区域生长的体素滤波点云去噪算法

介绍了一种基于区域生长的体素滤波点云去噪算法.首先,使用体素滤波算法将点云数据体素化后,根据每个网格与最大密度网格的比值大小,将网格分为两类:大密度网格、小密度网格.然后对大密度网格使用区域生长法处理.最后,对全部数据进行区域生长处理.实验结果表明,该方法能够消除大、小尺度噪声,并且能够消除簇状噪声,且不改变点云的纹理...     

自适应移动盒子的机载LiDAR点云去噪算法

针对现有LiDAR点云去噪算法难以实现自适应的问题,该文提出了基于空间盒子结构的自适应移动盒子去噪算法。基于经验模型建立盒子自适应准则,较好规避了现有算法的去噪阈值确定问题;采用聚类分析实现噪声点与有效点的精确标示。基于不同类型噪声的点云数据实验结果表明:与现有去噪算法相比,基于自适应移动盒子的去噪算法具有更好的适应性和去噪效果。     

考虑自然邻点影响域的多波束测深数据趋势面滤波改进算法

针对传统趋势面滤波法在多波束测深数据粗差探测方面存在曲面拟合函数不确定、滤波不彻底以及部分水深点被不合理剔除的问题,通过引入散乱水深点局部最小范围——自然邻点影响域的概念,提出一种基于自然邻点影响域的多波束测深数据趋势面滤波改进算法。首先,通过对自然邻点影响域内的局部曲面进行分析,构造了影响域内特定局部坐标系下的统一曲面拟合函数;然后,利用该统一曲面拟合函数按照所提传递式迭代趋势面滤波法进行顺次迭代,逐步滤除影响正常水深点判定的粗差数据;最后,根据突变地形边界点在其相邻邻域地形内连续性不一致的特性,建立了面向突变地形边界点的判断准则。试验结果表明：该改进算法可适应不同复杂程度的海底地形,有效剔除多波束水深数据中的粗差点,同时对实际海底地形中的正常水深点和各种特殊水深点进行保留,显著提高了海底地形表达的精度。     

二次CUBE滤波算法及在边坡乱石区测深数据处理中的应用

针对传统CUBE（combined uncertainty bathymetry estimation）算法在水下边坡乱石区多波束测深数据滤波中表现出的水深估计不准确、地形特征模糊和粗差剔除能力不足等问题,基于乱石区测深数据特点,提出二次CUBE滤波算法,给出了位置和水深同步估计的思想和方法、顾及地形梯度的平面和水深不确定度传递模型、参考水深的多重估计和优选新算法,以及顾及地形梯度的二次水深估计模型,综合实现了乱石区水深的准确估计和粗差的自动准确检测。试验表明,本文给出的方法实现了粗差的自动准确剔除,提高了传统CUBE算法水深估值的精度,算法效率和抗差性更强,形成的地形特征更加准确。     

多视激光点云数据融合与三维建模方法研究

基于特征基元的点云数据配准方法,利用控制点对机载与车载点云数据进行概略匹配,构建了顾及梯度与颜色特征及特征组对的特征点匹配算法模型,根据拟合平面特征解算平移和旋转变换参数,实现了机载与车载点云数据的精确配准,并在此基础上建立了多角度点云数据融合的房屋顶部和立面特征提取、点云数据与光学影像纹理信息匹配的技术流程,实现了建（构）筑物三维精细建模,并通过实例验证了本文所提方法的有效性。     

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。     

一种多尺度自适应点云坡度滤波算法

点云坡度滤波算法原理简单、易于实现,为进一步提升坡度滤波算法的自适应性,提出了一种多尺度自适应点云坡度滤波算法.首先,在数据预处理的基础上引入虚拟网格对点云数据进行分割;然后,利用距离加权的方式逐次计算网格点的坡度角,结合k均值聚类和正态分布自适应确定滤波阈值;最后,使用多尺度策略逐级缩小网格尺寸实现点云数据的精细滤波...     

ICESat-2机载实验光子云数据自适应去噪及分类算法

第二代星载激光雷达冰、云和陆地测高卫星ICESat-2（The Ice, Cloud, and Land Elevation Satellite-2）搭载了先进光子计数式激光雷达,使用了全新的微脉冲多波束光子计数式激光雷达。由于光子计数式激光雷达的自身特点,其光子云数据具有受噪声光子影响大、信噪比与扫描时间相关、光子分布密度不均匀等问题,目前开发的去噪算法并不能很好的应用于不同的光子云数据。基于以上问题,本文提出一种改进的去噪算法,首先分析光子云内部特征并自适应选择最优参数进行粗去噪,然后进行两次精去噪,最后对光子云进行分类并拟合出地面线及冠层顶线,为提取森林冠层高度提供基础。使用该算法对MABEL数据进行去噪实验,实验结果表明：该去噪算法的一次去噪对不同环境下MABEL数据在夜间的去噪平均精确度为94.5%,F1-score为96.3%,日间平均精确度为86.7%,F1-score为91.7%,且三次去噪算法完成后能够显著提升光子云去噪精度。实验证明该算法对MABEL光子云数据具有较好去噪效果和稳定性,可为ICESat-2数据处理提供参考。本文的光子分类算法能够从光子数据中提取冠层顶点、地面点及林内光子并在此算法中进一步精确去除剩余噪点,最终光子分类结果显示该算法能够从复杂光子云数据中提取森林剖面结构。     

利用无人船测量系统检测钱塘江护岸工程水下块石

水下块石检测与识别作为钱塘江海塘护岸工程的关键环节,对保障板桩施工工效至关重要。本文首先在研究无人船测量系统岸基通信、数据采集核心技术基础上,推导了NORBIT多波束声呐分辨率估计模型及附加块石粒径约束条件的最大波束开角、最小数据更新率、最大航速间的关系式和推荐值;然后结合钱塘江水下多波束扫测点云数据三维特性,对区域生长算法进行改进,以实现块石点云识别和提取。工程实践结果表明,优化的无人船测量系统多波束声呐参数可实现水下细小块石精准检测,能如实反映水下块石及周边微地形地貌真实情况,改进的区域生长算法能从众多河床点云数据中高效提取水下块石点云,为板桩施工提供准确的块石分布情况,具有很好的工程应用意义。     

基于CATIA的飞机曲面重建方法研究

介绍了逆向工程的基本知识,飞机曲面数据采集的一般流程;提出了点云数据预处理算法实现方法,包括点云滤波算法、点云数据精简算法和基于奇异值分解法的多视点云拼接算法,通过对数据的预处理,大部分数据噪声得以消除,数据量进一步简化,多视点云数据实现空间配准;研究了飞机曲面重建的数据处理流程,对飞机机体进行若干分区,按照点、线、面的建模处理流程对每个区进行独立建模;最后以Catia逆向建模模块对某型样机点云数据处理流程为例,详细探讨了飞机曲面重建的流程和精度验证等方法。实践证明,本文介绍的算法和处理方法切实有效,建模数据准确可靠。