基于水平截面法的树木点云提取方法

本文提出了一种基于水平截面法的树木点云提取方法。首先联合三维格网和二维格网滤除地面和低矮地物的点云数据。其次运用水平截面法截取距地面一定高度的树干,将其投影到二维平面,利用八邻域算法进行聚类,根据聚类后的每一类树干点云数据,运用AlphaShape算法求取各个树干的轮廓线,将轮廓线的点连成多边形求取最小外接圆圆心即是该树的位置。最后利用树木的位置坐标和平面两点间的距离公式,依据最近距离原则遍历滤波后的点云,完成树木的分割。实验表明该方法可以较好地实现树木的提取,避免了传统树木提取方法中过度依靠经验值并且设置参数过多的弊端。     

基于车载点云数据的树木提取与分析

本文基于高速公路高精度点云数据,首先通过点云数据的分类处理实现对树木点云数据的提取,将树木点云投影到水平面,采用DBSCAN密度聚类算法实现单根树木的提取;然后在数据密集区域存在树木树冠点云重叠的区域,本文结合树干几何特征提取树干的位置信息,计算所有点云到树干中心的欧氏距离,将所有点云归类到最近的树干进行粗分割;最后根据粗分割的树木轮廓特征确定树冠模型与树冠中心,提出了采用基于密度特征的格网竞争算法对重叠的区域进行精细分割。试验表明,本文采用的树木分割方法能够实现单棵树木精确提取。     

树木三维点云的枝叶分割方法

利用地面三维激光扫描点云构建树木模型时,对树木点云进行枝叶分割,可以提高单木分割、骨架提取、模型构建等步骤的准确性。针对现有枝叶分割方法参数设置复杂、需要训练样本、依赖颜色强度等不足,提出了一种新的基于邻域点分布规律的枝叶分割方法。该方法遍历树木点云中的激光点,首先利用K纬树算法搜索激光点的所有R邻域点,构成邻域点集;接着对邻域点集进行主成分分析,得到三对特征值和特征向量,利用特征值计算邻域点集的分布散乱度;然后将分布散乱度与预定义阈值比较,区分枝干和叶片的候选点;最后对枝干候选点实施欧氏聚类,利用聚类的点数和尺寸获取可靠的枝干点。使用江阴大桥公园的树木点云数据进行测试。结果表明:本文提出的树木点云枝叶分离方法准确率高、点云属性要求低、简单易用,可应用于多测合一绿化测量、城市绿地生物量统计、实景三维树木模型构建等领域。     

顾及几何特征的规则激光点云分割方法

三维激光扫描仪能快速地获取三维场景的高精度点云数据,已成为快速三维建模的重要工具。点云分割是三维点云模型数据预处理中的首要环节,也是影响重建效率与模型质量的重要因素。以激光点云的分割为研究切入点,以八叉树空间划分方式对数据进行组织,并用八进制编码进行命名,结合K邻近搜索法获取目标点的局部邻近点,采用加权平均目标点相邻的三角面片法向量来估算单点法向量。基于投影欧氏距离拟合曲面求取曲率。量化了规则点云集的分割约束条件,采用法向量信息来进行平面点的提取,根据曲率在两个主方向上的差异性来识别和分割柱面和球面信息。试验结果表明：①基于法矢量的平面点分割效果理想;②基于曲率差异性的规则曲面点分割效果较差;③基于几何特性的规则激光点分割方法合理可行。     

车载激光扫描点云滤波方法研究

针对传统的点云滤波算法存在阈值单一、地面点提取准确低的问题,本文提出了一种改进自适应阈值滤波算法。首先通过对点云数据进行二维投影并进行格网化处理;其次通过格网内最低点进行混合最小二乘曲面拟合;最后通过一级滤波阈值与自适应阈值实现非地面点滤波。为了对本文提出的自适应阈值滤波算法的有效性进行检验,分别使用城市中心道路与郊区道路点云数据进行算法实验。结果表明,本文提出滤波算法对城市中心道路点云滤波结果的一类误差、二类误差、总误差分别为4.6%、2.3%、3.7%;对郊区道路点云滤波结果的一类误差、二类误差、总误差分别为5.4%、7.1%、6.5%。相比于传统的移动窗口滤波算法,本文滤波算法无论是一类误差、二类误差还是总误差均更低,可准确区分出地面点与非地面点,表现出了更好的点云滤波性能。     

车载LiDAR点云相连行道树精细分割

针对车载激光雷达获取的行道树树冠点云相连问题,该文提出了基于树木生长模型的距离加权分割方法。首先通过等距原则将相连树粗分割为单株树木,采用求差和拟合算法获得树木高度、胸径等属性信息;再根据树木的理论和实际生长模型,计算得到树冠距离加权值;最后在此基础上对树冠进行迭代处理,实现邻接行道树点云的精确分割。经过不同树种试验验证,该算法能够实现对多棵相连树点云的进一步精确分割。     

基于实体模型索引的海量激光点云分块存储研究与应用

三维激光扫描技术的日益进步推动了点云数据量级的不断攀升,给海量点云的高效管理及优化处理带来新的挑战。文中针对在大范围点云场景中快速调度局部详细点云的实际应用需求,借鉴空间格网结构的数据组织思路,优化并提出可变长度的海量点云分层分条带存储的工作机制,结合数据库管理,实现了基于实体模型索引的激光点云及三维模型的快速调度及联动显示。基于研发的点云专家科研系统实践,推动了海量点云数据集约化管理水平,具有一定的科研及实用价值。     

定标器表面点云的格网构建分割方法

机载激光雷达安置角偏差对测量结果影响较大。针对安置角偏差标定中的同名点获取问题,设计了一种金字塔形状的定标器和提取定标器顶点的算法流程。对算法流程中的点云分割问题,结合定标器模型参数和格网法向量,提出了一种基于格网构建的分割方法。对实验数据进行处理,得到了很好的点云分割效果。     

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。     

基于深度学习的大规模点云语义分割方法综述

为了展示深度学习在点云处理上最新进展,同时促进对点云语义分割方法的研究,该文对基于深度学习的大规模点云语义分割方法进行了综述。在介绍8个室内和室外语义分割数据集的基础上,重点对近几年的深度学习点云语义分割方法进行了归纳和分析,并在S3DIS、Semantic3D、Toronto3D、ISPRS Vaihingen 3D和SemanticKITTI数据集上对不同方法进行了比较,并构建了相应的基准。最后对目前点云语义分割算法存在的问题和未来趋势进行了分析。     

一种基于线性KD树的点云数据组织方法

常规KD树索引对大规模点云数据进行组织和管理时,指针的存储往往耗费大量的内存空间。本文结合线性索引的编码思想,提出了一种线性KD树索引的构建和查找方法,存储点云时可以充分利用内存空间,通过自然数编码表示结点间的关系,并给出了线性KD树的构建和邻域查找方法。最后通过与开源最临近搜索库ANN库进行对比试验,证明本文的线性KD树索引可以明显减少点云组织时的内存消耗,并与基于指针的ANN库具有相近的临近查找效率。     

基于点云数据的文物精细建模

以天安门华表的激光扫描为例,通过对点云数据的多视点拼接、三维构网、纹理映射、数字展示等数据处理技术的研究,提出一种改进的内业技术流程,以解决精细建模过程中的一些技术难题。     

利用点云构建隧道断面的形变监测方法

提出了一种利用激光点云数据提取隧道断面并进行叠加分析的隧道形变监测方法。首先对获得的隧道点云在XOY面和YOZ面的投影中值进行了二次多项式拟合,提取出隧道中线作为基准;然后根据中线构建了隧道内壁任意位置的断面,并对同一位置不同时期的隧道断面进行了叠加分析,得到了隧道的整体形变情况。通过与常规监测方法结果进行对比分析,验证了该方法的有效性,且能够更直观地表征隧道的体变形状况。     

一种基于LiDAR点云的建筑物提取方法

从机载雷达点云数据中快速准确提取建筑物是当前研究的难点和热点。在对现有建筑物点云提取方法充分研究和分析的基础上,本文提出了一种基于LiDAR点云的建筑物提取方法。首先根据建筑物的几何特性提取初始建筑物轮廓点;然后构建局部协方差矩阵计算点云分布特征,剔除非建筑物轮廓点;最后利用DBSCAN聚类算法对建筑物轮廓点聚类,以聚类结果为基础构建缓冲区,以缓冲区内所有建筑物轮廓点为初始种子点,采用圆柱体邻域进行多种子点区域增长,实现建筑物点云的提取。通过两组试验,共5组数据验证本文算法的性能。试验结果表明,该方法能够准确、有效地提取多层复杂的建筑物点云,效率高,且具有一定的适用性。     

坡度信息的矿石点云分割方法

针对矿石点云分割困难、精度低等问题,提出一种基于矿石堆坡度信息的矿石点云分割方法.首先根据坐标方位角求解出矿石堆不同坡向处的坡度,依据矿石堆坡度信息以及矿石堆坡面凹凸程度确定不同矿石点云裁剪平面;其次利用矿石堆点云与裁剪平面的空间位置关系进行点云裁剪;最后求取前后两次裁剪出的点云边界线,比较两边界线外接矩形的形状相似性确定出相邻矿石点云间的交界线,以提取出的交界线作为矿石点云分割的依据.实验结果表明,该方法能够实现不同形态矿石点云的有效分割.     

基于点云强度的公园乔木检测方法

利用树干石灰涂层在激光点云中的高反射特性,本文提出一种基于点云强度的公园乔木检测方法。首先,使用三维激光扫描仪采集点云,并对点云进行去噪以及地面滤波。接着,对非地面点进行阈值分割,高强度部分包含了涂有石灰的树干。最后,对高强度点实施欧式聚类算法,通过尺寸与点数的约束,得到树干的聚类单元。通过实验证明,该方法具有自动化程度高、检测率高、误检率低等优势,满足公园调查的技术要求。     

利用三维点云数据的地铁隧道断面连续截取方法研究

提出了一种可应用于变形监测的基于三维激光点云的隧道断面连续截取方法.该方法分为点云拼接、中轴线提取和断面截取.隧道中轴线的提取通过随机采样一致性算法和最小二乘平差算法完成;断面截取过程先基于隧道轴线信息调整隧道姿态,再对隧道数据采取局部曲面拟合进行,其中引用了限制最小二乘算法和随机采样一致性算法.采用RIEGL VE-400获取的地铁隧道点云数据进行了验证.实验证明了本文方法在三维激光扫描技术的应用方面具有一定的实践意义.     

直线簇约束下的地面LiDAR点云配准方法

高精度的地面LiDAR点云配准是空间目标三维表面拓扑重建的关键,针对待配准LiDAR点云和基准LiDAR点云存在位置、姿态和比例缩放差异的问题,提出了基于直线簇的地面LiDAR点云配准方法。首先,根据直线间相交、平行和异面的拓扑关系,分别对待配准和基准LiDAR点云的直线进行聚簇,构建直线簇;然后,分别将同名直线用Plücker坐标表示,通过待配准LiDAR点云的直线簇在空间中的螺旋缩放运动,使其与基准LiDAR点云的直线簇比例尺一致,且同名Plücker直线重合,构建基于直线簇的共线条件方程,实现了比例因子和相对位姿一体化解算。实验结果表明,直线簇的螺旋缩放增强了配准方程的几何约束性,提高了抗噪声能力,实现了高精度的地面LiDAR点云配准。