機(jī)載激光雷達(dá)點(diǎn)云的階層式分類(lèi)

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1、維普資訊http://www.cqvip.com卷第1期測(cè)繪科學(xué)V01．33NO．I8年1月ScienceofSurveyingandMappingJan．機(jī)載激光雷達(dá)點(diǎn)云的階層式分類(lèi)曾齊紅，毛建華，李先華，劉學(xué)鋒(海大學(xué)通信與信息工程學(xué)院遙感與空間信息科學(xué)研究中心，_j二海200072)【摘要】激光雷達(dá)是一種快速獲得高密度高精度的三維數(shù)字地面信息的新技術(shù)。本文介紹了幾種激光雷達(dá)數(shù)據(jù)過(guò)濾算法，提出了激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的階層式分類(lèi)策略，并將基于航拍影像數(shù)據(jù)進(jìn)行著色后的機(jī)載激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)作為研究對(duì)象，對(duì)其應(yīng)用激光雷達(dá)數(shù)據(jù)過(guò)濾算法進(jìn)行階層式分類(lèi)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2、表明，此種方法能有效地對(duì)大部分地物信息進(jìn)行過(guò)濾和分類(lèi)?！娟P(guān)鍵詞】激光雷達(dá)；數(shù)據(jù)過(guò)濾；階層式分類(lèi)；航拍影像【中圖分類(lèi)號(hào)】TP751【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1009—2307(2008)01-0103-03DoI：10．3771／j．issn．1009—2307．2008．01．032由于地形復(fù)雜多變，某一種過(guò)濾算法難以完成各種引言地物特征的提取，必須根據(jù)不同的地形特征采用不同的激光雷達(dá)(LIDAR，LightDeteetionAndRanging)過(guò)濾算法，因此必須將多種過(guò)濾算法有機(jī)地結(jié)合在一起。：年來(lái)廣泛應(yīng)用的快速精確獲得地面三維數(shù)字信息因此，

3、本效技術(shù)，該系統(tǒng)是由激光掃描儀(1aserscanner)、文借鑒了已有}度慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)和全球定位系統(tǒng)(GPS)組的特征提取和，系統(tǒng)示意圖參見(jiàn)圖1。通過(guò)記錄激光掃描儀向過(guò)濾算法，提f發(fā)射脈沖到傳感器接收脈沖的問(wèn)隔時(shí)問(wèn)以及飛機(jī)出了激光點(diǎn)云置和方位，來(lái)計(jì)算地面點(diǎn)的位置和高度。應(yīng)用激數(shù)據(jù)的階層式達(dá)技術(shù)能以三維激光點(diǎn)云的形式記錄飛行路徑上分類(lèi)的策略。[字地面信息，然后通過(guò)計(jì)算和處理可以獲得多種文中采用基于j的數(shù)字產(chǎn)品，如數(shù)字地面模型(DTM)、數(shù)字表面航拍影像數(shù)據(jù)進(jìn)行著色后的圖1激光雷達(dá)系統(tǒng)示意圖』(DSM)、數(shù)字城市模型(DCM)等，因此激光雷

4、(據(jù)處理方法正在被廣泛的研究中。機(jī)載激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)作為研究對(duì)象，對(duì)其應(yīng)用激光近些年已經(jīng)提出了一些LIDAR數(shù)據(jù)的特征提取和雷達(dá)數(shù)據(jù)過(guò)濾算法進(jìn)行階層式分類(lèi)。過(guò)濾的算法，將激光點(diǎn)云進(jìn)行分類(lèi)，從而生成需2數(shù)據(jù)過(guò)濾算法J數(shù)字地形產(chǎn)品。1998年，KrausandPfeifer提出_lr森林和山地地形的激光點(diǎn)云的特征提取的過(guò)濾方目前大部分?jǐn)?shù)據(jù)過(guò)濾算法都是基于表面區(qū)域增長(zhǎng)采用線性最小二乘內(nèi)插法過(guò)濾非地面點(diǎn)，從而生和最／1",-乘法實(shí)現(xiàn)的。本文中，TIN過(guò)濾和多項(xiàng)式曲[字地面模型(DTM)。在一些文獻(xiàn)中也利用區(qū)域增面擬合過(guò)濾即是以區(qū)域增長(zhǎng)算法為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)過(guò)濾方

5、：法來(lái)進(jìn)行植被和建筑物的分類(lèi)。基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)法；平而擬合過(guò)濾是采用最小二乘內(nèi)插法進(jìn)行數(shù)據(jù)的方法也被應(yīng)用于DTM的生成中，通過(guò)逐漸增加過(guò)過(guò)濾?；夭ù螖?shù)過(guò)濾則是根據(jù)LIDAR數(shù)據(jù)具有多次7窗口尺度和高度差等閾值來(lái)過(guò)濾植被、建筑物和車(chē)回波值的特點(diǎn)對(duì)激光點(diǎn)云進(jìn)行過(guò)濾的。非地面數(shù)據(jù)。HaugerudandHarding(2001)通過(guò)比較1)TIN過(guò)濾：采用Delaunay三角網(wǎng)構(gòu)造激光點(diǎn)5曲率方法在森林地區(qū)提取樹(shù)木，在不規(guī)則三角網(wǎng)云的TIN(TriangularIrregularNetwork)擬合曲面，計(jì)算)中反復(fù)去除垂直樹(shù)木的方法建立DTM。TIN三角

6、網(wǎng)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的鄰接點(diǎn)的個(gè)數(shù)以及該節(jié)點(diǎn)與其鄰接點(diǎn)的高度差。通過(guò)設(shè)定節(jié)點(diǎn)鄰接點(diǎn)個(gè)數(shù)和該節(jié)點(diǎn)與鄰接點(diǎn)高度差的閡值，搜索出滿(mǎn)足條件的節(jié)點(diǎn)，作者簡(jiǎn)介：曾齊紅(1980一)，女，將其歸為某特定的類(lèi)別。TIN過(guò)濾與多項(xiàng)式曲面擬合博士研究生，主要從事LIDAR數(shù)據(jù)過(guò)濾聯(lián)合使用，能有效地分類(lèi)高于或低于鄰接點(diǎn)區(qū)域分析與處理和GIS研究。的激光點(diǎn)云，并可以保護(hù)連續(xù)的裸露地表，但對(duì)于墻E—mail：zqihong@sina．COln．en—壁、懸崖等垂直地形效果不佳。而且重復(fù)多次使用該方法會(huì)導(dǎo)致對(duì)有效數(shù)據(jù)的侵蝕作用。收稿日期：2006—11—152)平面擬合過(guò)濾(plan

7、ar—fittingfilter)：平面擬合基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金過(guò)濾用一個(gè)具有3行3列網(wǎng)格的平面重復(fù)地測(cè)量激光(40401050，60670253)；上海市重雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過(guò)設(shè)定網(wǎng)格單元的大小和數(shù)據(jù)點(diǎn)高科建設(shè)項(xiàng)目(T0102)；上海市博士后專(zhuān)項(xiàng)基金度閾值等參數(shù)，將落在平面中心單元格的數(shù)據(jù)點(diǎn)分到11214123，06R214129)某類(lèi)中。這種偽多項(xiàng)式的過(guò)濾方法對(duì)平滑地面是非常維普資訊http://www.cqvip.com104測(cè)繪科學(xué)第33卷有效的，但是不適合山地或復(fù)雜的山脈地形。③若一塊表面低于它的所有鄰接表面，則此表面為地3)多項(xiàng)式曲

8、面擬合過(guò)濾(polyfilter)：多項(xiàng)式曲面點(diǎn)；④將一個(gè)表面視為比較平滑和連續(xù)的表面，則面擬合方法使用一系列輸人參數(shù)(數(shù)