機載激光雷達點云的階層式分類

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1、維普資訊http://www.cqvip.com卷第1期測繪科學V01．33NO．I8年1月ScienceofSurveyingandMappingJan．機載激光雷達點云的階層式分類曾齊紅，毛建華，李先華，劉學鋒(海大學通信與信息工程學院遙感與空間信息科學研究中心，_j二海200072)【摘要】激光雷達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。本文介紹了幾種激光雷達數(shù)據(jù)過濾算法，提出了激光雷達點云數(shù)據(jù)的階層式分類策略，并將基于航拍影像數(shù)據(jù)進行著色后的機載激光雷達點云數(shù)據(jù)作為研究對象，對其應用激光雷達數(shù)據(jù)過濾算法進行階層式分類。實驗結果

2、表明，此種方法能有效地對大部分地物信息進行過濾和分類?！娟P鍵詞】激光雷達；數(shù)據(jù)過濾；階層式分類；航拍影像【中圖分類號】TP751【文獻標識碼】A【文章編號】1009—2307(2008)01-0103-03DoI：10．3771／j．issn．1009—2307．2008．01．032由于地形復雜多變，某一種過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(LIDAR，LightDeteetionAndRanging)過濾算法，因此必須將多種過濾算法有機地結合在一起。：年來廣泛應用的快速精確獲得地面三維數(shù)字信息因此，

3、本效技術，該系統(tǒng)是由激光掃描儀(1aserscanner)、文借鑒了已有}度慣性導航系統(tǒng)(INS)和全球定位系統(tǒng)(GPS)組的特征提取和，系統(tǒng)示意圖參見圖1。通過記錄激光掃描儀向過濾算法，提f發(fā)射脈沖到傳感器接收脈沖的問隔時問以及飛機出了激光點云置和方位，來計算地面點的位置和高度。應用激數(shù)據(jù)的階層式達技術能以三維激光點云的形式記錄飛行路徑上分類的策略。[字地面信息，然后通過計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)進行著色后的圖1激光雷達系統(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。機載激光雷達點云數(shù)據(jù)作為研究對象，對其應用激光近些年已經(jīng)提出了一些LIDAR數(shù)據(jù)的特征提取和雷達數(shù)據(jù)過濾算法進行階層式分類。過濾的算法，將激光點云進行分類，從而生成需2數(shù)據(jù)過濾算法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云的特征提取的過濾方目前大部分數(shù)據(jù)過濾算法都是基于表面區(qū)域增長采用線性最小二乘內(nèi)插法過濾非地面點，從而生和最／1",-乘法實現(xiàn)的。本文中，TIN過濾和多項式曲[字地面模型(DTM)。在一些文獻中也利用區(qū)域增面擬合過濾即是以區(qū)域增長算法為基礎的數(shù)據(jù)過濾方

5、：法來進行植被和建筑物的分類?；跀?shù)學形態(tài)學法；平而擬合過濾是采用最小二乘內(nèi)插法進行數(shù)據(jù)的方法也被應用于DTM的生成中，通過逐漸增加過過濾?；夭ù螖?shù)過濾則是根據(jù)LIDAR數(shù)據(jù)具有多次7窗口尺度和高度差等閾值來過濾植被、建筑物和車回波值的特點對激光點云進行過濾的。非地面數(shù)據(jù)。HaugerudandHarding(2001)通過比較1)TIN過濾：采用Delaunay三角網(wǎng)構造激光點5曲率方法在森林地區(qū)提取樹木，在不規(guī)則三角網(wǎng)云的TIN(TriangularIrregularNetwork)擬合曲面，計算)中反復去除垂直樹木的方法建立DTM。TIN三角

6、網(wǎng)中每個節(jié)點的鄰接點的個數(shù)以及該節(jié)點與其鄰接點的高度差。通過設定節(jié)點鄰接點個數(shù)和該節(jié)點與鄰接點高度差的閡值，搜索出滿足條件的節(jié)點，作者簡介：曾齊紅(1980一)，女，將其歸為某特定的類別。TIN過濾與多項式曲面擬合博士研究生，主要從事LIDAR數(shù)據(jù)過濾聯(lián)合使用，能有效地分類高于或低于鄰接點區(qū)域分析與處理和GIS研究。的激光點云，并可以保護連續(xù)的裸露地表，但對于墻E—mail：zqihong@sina．COln．en—壁、懸崖等垂直地形效果不佳。而且重復多次使用該方法會導致對有效數(shù)據(jù)的侵蝕作用。收稿日期：2006—11—152)平面擬合過濾(plan

7、ar—fittingfilter)：平面擬合基金項目：國家自然科學基金過濾用一個具有3行3列網(wǎng)格的平面重復地測量激光(40401050，60670253)；上海市重雷達點云數(shù)據(jù)，通過設定網(wǎng)格單元的大小和數(shù)據(jù)點高科建設項目(T0102)；上海市博士后專項基金度閾值等參數(shù)，將落在平面中心單元格的數(shù)據(jù)點分到11214123，06R214129)某類中。這種偽多項式的過濾方法對平滑地面是非常維普資訊http://www.cqvip.com104測繪科學第33卷有效的，但是不適合山地或復雜的山脈地形。③若一塊表面低于它的所有鄰接表面，則此表面為地3)多項式曲

8、面擬合過濾(polyfilter)：多項式曲面點；④將一個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)