基于车载激光扫描的公路三维信息提取

针对公路信息系统建设中数据生产成本、数据精度和生产效率间存在重要矛盾的问题,作者采用车载激光扫描方式快速获取公路及其两侧地物高精度三维表面信息,根据公路自身形态结构特征及其在车载激光扫描数据表达中的特点,实现了公路边界信息的自动提取、路面上车辆信息的自动探测与去除以及空洞的自动填补,并实现路面信息和公路边坡信息的快速获取。试验证明作者提出的方法具有较高精度和较强适应性,为解决数据生产中的矛盾指出一个新途径。     

OSM辅助车载LiDAR点云三维道路边界精细提取

道路边界精确提取建模是城市道路管理、智能交通规划和高精度地图制作等领域的重要课题之一。本文提出了一种基于车载激光雷达点云数据和开源街道地图(OSM)的三维道路边界精确提取方法。首先,针对原始车载LiDAR点云数据应用布料模拟滤波分离地面点,再结合相对高程分析获取道路边界点候选数据集。然后,应用OSM矢量道路网数据的节点辅助道路边界点候选点集进行分段。最后,在各分段点云数据集中基于随机抽样一致性算法获得三维道路边界点集。通过直道、弯道及高密度复杂场景3种不同类型的城区道路边界路段分类提取试验。结果表明,利用该方法进行道路边界提取的准确率和召回率分别达96.12%和95.17%,F1值达92.11%,本文方法可用于高精度道路边界的三维精细提取与矢量化,进而为智能交通与无人驾驶导航提供支撑。     

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。     

车载激光扫描数据中实线型交通标线提取

本文提出一种基于路面点云强度增强的车载激光点云实线型交通标线提取方法。首先通过预处理提取路面点云,获取各激光点与轨迹线的距离。然后逐段对路面进行强度增强,集合多滤波器集成的策略进行强度变换和去噪,消除距离、点密度、磨损等因素对反射强度值影响,增强路面点云和标线的强度差异。基于增强后的反射强度,采用k均值聚类和连通分支聚类等方法对标线进行分割,并利用归一化图割方法优化强度分割结果。最后利用实线型标线的语义信息和空间分布特征从分割后标线对象中识别实线型交通标线。试验采用四份不同车载激光扫描系统获取的数据用于验证本文方法有效性,实线型标线提取结果的准确率达到95.98%,召回率达到91.87%,综合评价指标F 1-Measure值达到95.55%以上。试验结果表明本文方法能够有效增强受扫描距离、路面磨损及点密度分布不均等因素影响的点云强度信息,实现不同车载激光扫描获取的复杂道路环境下实线型交通标线的提取。     

道路信息提取方法综述

道路信息提取旨在使用相关数据和方法提取一条道路上的信息,如车道数量、中心线和边界线等。道路信息提取在交通规划和车辆导航等方面具有重要的应用价值。随着各种传感器设备的广泛应用,交通数据爆炸式增长,道路信息提取的方法也日新月异。本文结合近年来道路信息提取的研究进展,将道路信息提取方法按照数据来源分为基于影像视频数据、基于高密度点云数据和基于浮动车轨迹数据3类,并分别深入论述了这3类方法的主要实现算法,对这些算法模型进行了对比分析,最后探讨了现有道路信息提取方法在未来的研究趋势和面临的挑战。     

Using modular 3D digital earth applications based on point clouds for the study of complex sites

This article discusses the use of 3D technologies in digital earth applications (DEAs) to study complex sites. These are large areas containing objects with heterogeneous shapes and semantic information. The study proposes that DEAs should be modular, have multi-tier architectures, and be developed as Free and Open Source Software if possible. In DEAs requiring high reliability in the 3D measurements, point clouds are proposed as basis for the 3D Digital digital earth representation. For the development of DEAs, we propose to follow a workflow with four components: data acquisition and processing, data management, data analysis and data visualization. For every component, technological challenges of using 3D technologies are identified and solutions applied for a case study are presented. The case study is a modular 3D DEA developed for the archaeological project Mapping the Via Appia. The 3D DEA allows archaeologists to virtually analyze a complex study area.     

面向对象的高分辨率卫星影像道路信息提取

本文采用面向对象方法对高分辨率卫星影像道路信息提取。首先加入建筑物矢量数据对影像分割提取出建筑物,然后采用多尺度进行分割,对分割后的对象进行最近邻采样,得到总体分类图。最后根据道路特点构建道路知识库对道路信息优化。试验表明,面向对象的道路信息提取克服了"椒盐现象",取得了较好的提取效果。     

基于3D产品制作三维地形数据模型

随着GIS和3D打印技术的革新与进步,打印三维地形图已具备可行的条件。基于已有的3D产品(DLG、DOM、DEM),使用现有的专业GIS软件,可以快速地制作三维地形图数据模型,配以色彩丰富、样式美观的三维地图符号,即可输出3D打印格式的三维地形数据模型,并选择合适的打印材料和打印机进行制作,可以丰富测绘产品的形式,促进3D打印地形图产业的迅速发展。     

TLS三维点云聚类滤波算法应用研究

现有地面三维激光扫描点云数据滤波算法较少,针对地形复杂区域的点云滤波效果更是不甚理想,因此对二维聚类算法进行改进,提出三维点云聚类滤波算法,并对其在地形复杂区域的TLS数据滤波中的应用进行研究。以重庆鸡冠岭危岩体的TLS数据为例,分别采用曲率平滑滤波方法和文中提出的点云聚类滤波方法处理,并对两种方法处理过的数据进行形变量计算和分析。实验证明,针对植被覆盖茂密、地形复杂的山体,该方法的点云滤波效果较好,且处理速度有较大提升,能为点云后期形变量计算提供较好的基础。     

三维陡崖符号的自动建模研究

针对三维地形图中某些地貌符号难以建模的问题,以陡崖符号为例,提出了一种基于不规则三角网自动提取陡崖边缘线的方法,根据不同光照条件下的视觉感受规律,建立了陡崖符号的光照模型,并对其数学表达进行了研究,介绍了陡崖符号的自动建模流程,有助于其他类似地貌符号模型的自动建立。     

3维地图符号的数据结构研究

如何用计算机的1维存储空间存放由0维、1维、2维、3维等空间目标的集合所定义的形体，是几何造型中最基本的问题。文中针对传统地图符号表现方法的局限性，分析了国内外3维地图符号的研究现状，针对3维地图符号设计的特点和要求采用参数函数和边界数据模型作为建立3维地图符号的数据结构。     

三维地形图中碎石区域表达方法研究

改变了三维地形图中以纹理贴图的形式表达碎石区域的常见方法,充分考虑光照视觉效果和重力作用的影响等诸多因素,提出了一套符合人们空间认知习惯的碎石模型自动建立方法,能较好地对碎石区域内不同光照条件、不同高程处的碎石分布特征及个体形态进行逼真模拟,有助于其他类似地貌符号模型的自动建立。     

一种机载LiDAR点云电力线三维重建方法

针对直升机激光雷达电力巡线中电力线三维重建方法研究的不足,文章提出一种长距离架空输电线路直升机激光雷达点云数据的电力线三维重建方法,它包括电力线激光雷达点云聚类、悬挂点检测和电力线三维建模等3个部分:首先运用3D连通成分分析分离出某一电力线的点;然后在XOY平面上对某一电力线的点进行线性拟合和格网索引,通过二阶导数分析分离出某一档某一根电力线的点;最后对单根电力线进行三维建模,且三维模型使用比例因子作为抛物线参数。实验表明,该方法在重建过程中对输电线走廊内线路数目、电力线的根数、电力线类型、电力线的空间配置结构、线路长度、线路曲率等因素不敏感,且具有效率高、重建精度高的优势。     

顾及道路等级的几何信息量量测方法

几何信息量量测是地理信息量量测最重要的方面之一。本文在分析比较了常规几何信息量量测方法的基础上,从道路的等级信息出发,提出一种顾及道路等级信息的几何信息量测思想,并用加权熵和密度图等方法实现,实验证明这种顾及道路等级的几何信息量测能较准确反映道路的分布规律和不同等级的要素造成的信息量差别。     

三维激光扫描技术在地形测绘中的应用

三维激光扫描技术突破了传统的逐点单独测量,实现了面域扫描数据采集。通过高速激光扫描测量,可快速获取被测对象表面的三维坐标数据,具有采集速度快、获取数据丰富等特点,且测量距离长、数据准确,不受大地水准面的精度制约。本文将三维激光扫描技术结合RTK技术,在测定扫描仪定位点和后视标靶定向点后,获得全景范围内连续的三维坐标,然后在视野范围外再设站扫描,使整个测区无漏洞,最终实现了地图生产。     

融合深度相机点云与光学影像的室内三维建模

针对传统的对点云进行拼接建模的方法无法得到较好的室内三维模型的问题,该文提出了一种融合Kinect点云与光学影像数据的室内三维建模方法:首先,利用Agisoft Photoscan软件对Kinect获得的彩色影像进行处理获得大量三维点,并与拼接后的Kinect点云进行融合,从而弥补Kinect点云缺失严重的现象;然后,针对不同的物体利用不同的方法对融合后的点云数据进行处理,并通过"孔洞算法"提取其边界点;最后,将边界点进行处理从而完成室内三维场景模型。实验结果表明,该文方法能够提供质量较高的三维点云数据,并且能得到较好的室内三维模型。     

徕卡P50三维激光扫描仪在建筑地形图测绘中的应用

本文简要介绍了徕卡ScanStation P50全新长测程三维激光扫描仪的技术特点,结合徕卡后期Cyclone点云处理软件、CloudWorx插件等进行建筑地形图、竣工图等的制作。     

移动激光扫描数据的道路标线自动提取

针对道路标线三维矢量数据难以高效精确获取的问题,该文提出了一种从移动激光扫描数据中自动提取道路标线的新方法。基于平缓路面这个假设,利用邻域高程一致性的判断方法提取地面点。将地面点根据轨迹数据分割成多组剖面,对每个剖面上的点云进行强度直方图统计,找到强度值有突变的点。以此为种子点通过强度值区域生长以得到完整的标线,利用点云模板匹配的方法剔除错误点集。最后对标线点云进行矢量化得到三维矢量线。通过城市中大约2km长的移动激光点云数据的实验,证明本文提出的方法在提取道路标线方面能得到较好的结果。     

Semi-automated extraction and delineation of 3D roads of street scene from mobile laser scanning point clouds

Accurate 3D road information is important for applications such as road maintenance and virtual 3D modeling. Mobile laser scanning (MLS) is an efficient technique for capturing dense point clouds that can be used to construct detailed road models for large areas. This paper presents a method for extracting and delineating roads from large-scale MLS point clouds. The proposed method partitions MLS point clouds into a set of consecutive “scanning lines”, which each consists of a road cross section. A moving window operator is used to filter out non-ground points line by line, and curb points are detected based on curb patterns. The detected curb points are tracked and refined so that they are both globally consistent and locally similar. To evaluate the validity of the proposed method, experiments were conducted using two types of street-scene point clouds captured by Optech’s Lynx Mobile Mapper System. The completeness, correctness, and quality of the extracted roads are over 94.42%, 91.13%, and 91.3%, respectively, which proves the proposed method is a promising solution for extracting 3D roads from MLS point clouds.     

3D change detection at street level using mobile laser scanning point clouds and terrestrial images

Automatic change detection and geo-database updating in the urban environment are difficult tasks. There has been much research on detecting changes with satellite and aerial images, but studies have rarely been performed at the street level, which is complex in its 3D geometry. Contemporary geo-databases include 3D street-level objects, which demand frequent data updating. Terrestrial images provides rich texture information for change detection, but the change detection with terrestrial images from different epochs sometimes faces problems with illumination changes, perspective distortions and unreliable 3D geometry caused by the lack of performance of automatic image matchers, while mobile laser scanning (MLS) data acquired from different epochs provides accurate 3D geometry for change detection, but is very expensive for periodical acquisition. This paper proposes a new method for change detection at street level by using combination of MLS point clouds and terrestrial images: the accurate but expensive MLS data acquired from an early epoch serves as the reference, and terrestrial images or photogrammetric images captured from an image-based mobile mapping system (MMS) at a later epoch are used to detect the geometrical changes between different epochs. The method will automatically mark the possible changes in each view, which provides a cost-efficient method for frequent data updating. The methodology is divided into several steps. In the first step, the point clouds are recorded by the MLS system and processed, with data cleaned and classified by semi-automatic means. In the second step, terrestrial images or mobile mapping images at a later epoch are taken and registered to the point cloud, and then point clouds are projected on each image by a weighted window based z-buffering method for view dependent 2D triangulation. In the next step, stereo pairs of the terrestrial images are rectified and re-projected between each other to check the geometrical consistency between point clouds and stereo images. Finally, an over-segmentation based graph cut optimization is carried out, taking into account the color, depth and class information to compute the changed area in the image space. The proposed method is invariant to light changes, robust to small co-registration errors between images and point clouds, and can be applied straightforwardly to 3D polyhedral models. This method can be used for 3D street data updating, city infrastructure management and damage monitoring in complex urban scenes.