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《北京建筑大学》 2017年
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场景点云的语义标注方法研究

尹建英  
【摘要】:近年来,随着机器视觉和人工智能技术的迅速发展,研究如何使机器具备空间场景理解和感知的能力,成为学者们研究的焦点。三维激光扫描测量技术的出现和发展为场景数据的获取提供了全新的技术手段,它采用非接触主动测量方式直接获取场景高精度三维点云数据,将机器对自然场景的理解和感知问题转换成对点云的数据处理问题。但由于三维激光扫描测量技术获取的点云数据具有海量、离散、缺乏语义信息等特性,因此,目前基于点云数据对场景的理解和感知仍是一项富有挑战性的工作。依赖复杂精细的生物视觉系统,人类天生具有对周围环境感知和理解的能力,但机器要实现对场景的感知和理解,则要艰难的多,需要依赖各种算法和模型。基于场景点云的语义标注方法,是当前提高机器对场景理解和感知能力的热点问题之一,也是本文的研究重点。该方法从整体上可以分为场景点云分割和场景点云标注两部分内容,其中点云分割主要是将整体点云分割成互不重叠的点云区域,形成各自独立的点云块单元,从而实现对场景中物体的―感知‖,但是要达到对场景点云理解的目的,就需要对分割出来的点云块进行分类标注。因此,本文的主要研究工作包括点云的分割和分类两部分内容,主要贡献如下:(1)为了实现地面点云的分割,本文提出结合关键点的随机采样一致性地面点云分割算法。此算法在原有算法的基础上增加多次迭代计算,统计获得包含最多模型点的平面模型,并以这些点为关键点进行平面拟合最终完成平面点云分割。改进后的算法比原算法对于有起伏的地面点云有更好的分割效果,提高了场景点云中地面点云的分割效果。(2)为了实现场景点云中建筑立面的点云分割,本文使用改进的区域增长算法来实现建筑立面点云分割。即在原有约束准则欧式最小距离准则的基础上,增加种子点和邻域点的法线角度这一判别条件,明显改变了建筑立面点云数据与地面点云数据交接部位的分割结果,使得这两部分的点云分割结果更加准确。(3)为了更好和更完整的实现场景中树木点云分割,本文在使用K-means聚类算法的基础上结合圆柱体拟合算法实现了整颗树木点云的分割。圆柱体拟合算法的加入,改变了只能分割树冠部分点云的局面,使得对于树木点云的分割更加完整和彻底。(4)借助分割获得的独立点云块获得高阶团构建场景点云的条件随机场模型,然后使用次梯度迭代算法和图割推断算法对条件随机场模型的参数进行学习和推断,再结合场景点云的特征向量,最终实现场景点云的语义标注。(5)在Visual Studio 2013开发平台下,使用C++编程语言,对相应的算法进行编程实现,最终达到对算法检验和验证的目的。点云语义标注方法的实现,具有重大的现实意义,大大加快了数字化城市建模的速度并为机器自动导航提供了判别依据,使机器获得了对空间场景感知和理解的能力,具有广阔的应用前景和应用价值。
【学位授予单位】:北京建筑大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN249;TP391.41

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 田耀永;;利用机载、车载雷达数据进行全景三维研究——以河南省为例[J];测绘通报;2016年05期
2 魏英姿;刘晓莉;;基于随机抽取一致性的稳健点云平面拟合[J];北京工业大学学报;2014年03期
3 林祥国;宗浩;;基于语义推理的城区机载LiDAR分割点云分类[J];测绘科学;2014年01期
4 胡伟;卢小平;李珵;贾智乐;;基于改进RANSAC算法的屋顶激光点云面片分割方法[J];测绘通报;2012年11期
5 章大勇;吴文启;吴美平;逯亮清;;基于三维Hough变换的机载激光雷达平面地标提取[J];国防科技大学学报;2010年02期
6 张小红;;利用机载LIDAR双次回波高程之差分类激光脚点[J];测绘科学;2006年04期
7 钱锦锋,陈志杨,张三元,叶修梓;点云数据压缩中的边界特征检测[J];中国图象图形学报;2005年02期
8 黄雪梅,王平江,陈吉红,张新访,周济;三维散乱数据三角形网格逼近的一种算法[J];计算机工程与设计;1998年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 吴立珍;面向UAV战场感知的目标特征建模与应用研究[D];国防科学技术大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 宋立鹏;室外场景三维点云数据的分割与分类[D];大连理工大学;2015年
2 张硕;基于概率图模型和形状先验的图像分割方法研究[D];陕西师范大学;2015年
3 陆桂亮;三维点云场景语义分割建模研究[D];南京大学;2014年
4 周鋆;战场多目标网络重心分析及打击策略生成方法研究[D];国防科学技术大学;2011年
5 徐文学;地面三维激光扫描数据分割方法研究[D];山东科技大学;2009年
6 刘文;基于数学形态学原理和TerraScan的Lidar点云数据分类方法研究[D];国家海洋局第一海洋研究所;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 冯东恒;石波;卢秀山;李国玉;;一种顾及水下地形特点的多波束点云去噪算法[J];测绘科学技术学报;2017年04期
2 王琼;王海燕;孙保群;夏光;徐超;;车辆曲面重构中点云精简算法的研究与改进[J];电子测量与仪器学报;2017年11期
3 杨振发;万刚;曹雪峰;李锋;谢理想;;基于几何结构特征的点云表面重建方法[J];系统仿真学报;2017年11期
4 张瑞菊;郑少开;尹建英;;建筑物立面点云语义分割方法研究[J];城市勘测;2017年05期
5 康义凯;;机载LiDAR在河道断面测量的应用[J];科技展望;2017年26期
6 许雁伟;;激光扫描技术在图书馆数据重建中的应用[J];激光杂志;2017年07期
7 于之靖;王威;王烁;花贞;吴军;诸葛晶昌;;十字线结构光双目视觉测量的在线匹配方法[J];半导体光电;2017年03期
8 张宏伟;姜超;张保明;郭海涛;;基于局部约束的建筑物屋顶点云平面分割方法[J];测绘科学技术学报;2017年03期
9 宋志勇;白皓;;基于LIDAR点云分类进行建筑物自动提取的研究[J];电力勘测设计;2017年S1期
10 余腾;胡伍生;周立;焦明连;孙小荣;;高校测绘工程专业“测量仪器学”课程的改革与实践[J];测绘通报;2017年05期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 尹建英;场景点云的语义标注方法研究[D];北京建筑大学;2017年
2 杜靖;基于倾斜摄影影像的真三维单体化模型精细建模方法研究[D];电子科技大学;2017年
3 苏练;基于机载激光雷达数据的森林参数反演与程序设计[D];电子科技大学;2017年
4 邱炎;基于外存八叉树的三维激光点云实时渲染技术研究[D];天津师范大学;2017年
5 王雅男;基于局部表面凸性的散乱点云分割算法研究[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2016年
6 余虹亮;基于倾斜摄影的城市三维重建方法研究[D];广西大学;2016年
7 于方磊;基于单光子探测的激光三维点云数据处理方法研究[D];哈尔滨工业大学;2016年
8 郑少开;基于三维网格模型的点云分割方法研究[D];北京建筑大学;2016年
9 吴文涛;基于半监督的模型集分类技术研究[D];南京大学;2016年
10 杨芳;基于车载三维激光扫描数据分类的路面提取研究[D];昆明理工大学;2016年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 闫利;程君;;倾斜影像三维重建自动纹理映射技术[J];遥感信息;2015年02期
2 李永强;吕海洋;苏蕾;王文越;曹鸿;杨莎莎;;车载LiDAR点云中建筑物立面的自动分割[J];测绘科学;2014年04期
3 杨必胜;董震;魏征;方莉娜;李汉武;;从车载激光扫描数据中提取复杂建筑物立面的方法[J];测绘学报;2013年03期
4 李珵;卢小平;李向阳;;基于面向对象的建筑物轮廓协同提取方法[J];测绘通报;2013年05期
5 骆云飞;王书民;;机载LiDAR系统在道路勘测中的数据获取及应用[J];测绘通报;2012年S1期
6 官云兰;刘绍堂;周世健;张立亭;鲁铁定;;基于整体最小二乘的稳健点云数据平面拟合[J];大地测量与地球动力学;2011年05期
7 李云帆;马洪超;;从LiDAR数据中提取建筑物平面目标的新方法[J];计算机工程与应用;2011年10期
8 曾齐红;毛建华;李先华;刘学锋;;机载LiDAR点云数据的建筑物重建研究[J];武汉大学学报(信息科学版);2011年03期
9 周春霖;朱合华;李晓军;;随机抽样一致性平面拟合及其应用研究[J];计算机工程与应用;2011年07期
10 王迅;;近景摄影与3DMAX在3维建模中的应用[J];测绘与空间地理信息;2010年02期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 霍霄华;多UCAV动态协同任务规划建模与滚动优化方法研究[D];国防科学技术大学;2007年
2 牛轶峰;面向AUAV自主控制的图像融合方法研究[D];国防科学技术大学;2007年
3 吕庆文;基于互信息量与马尔可夫随机场的图像分割研究[D];第一军医大学;2007年
4 李杰;隐马尔可夫模型的研究及其在图像识别中的应用[D];清华大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张微;基于概率图模型的图像分类研究[D];陕西师范大学;2013年
2 李天兰;三维点云数据的处理与应用[D];昆明理工大学;2011年
3 罗泉;多威胁条件下对地攻击行动综合航迹规划与任务分配方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
4 蔡宽;基于点云的三维重建技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 王雷章;三维激光扫描数据并行处理方法[D];首都师范大学;2007年
6 刘俊娜;贝叶斯网络推理算法研究[D];合肥工业大学;2007年
7 董秀军;三维激光扫描技术及其工程应用研究[D];成都理工大学;2007年
8 赵心;基于Curvelet变换的图像去噪方法研究与应用[D];山东科技大学;2007年
9 刘凤英;建筑立面纹理图像快速处理与精度问题研究[D];山东科技大学;2007年
10 黄磊;基于激光扫描数据的建筑物立面信息提取[D];山东科技大学;2007年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李海亮;邓非;李刚;;摄影测量激光点云空洞修补[J];测绘科学;2010年05期
2 高恩阳;郑昊鸿;;点云数据滤波方法综述[J];科技资讯;2012年33期
3 龚书林;;三维激光点云处理软件的若干关键技术[J];测绘通报;2014年06期
4 赵强;彭国华;王锋;;点云精简的一种方法[J];西南民族大学学报(自然科学版);2006年05期
5 李德江;张延波;于曼竹;姜丽丽;曲雪光;;基于扫描模式的点云修复技术研究[J];测绘与空间地理信息;2011年06期
6 蔡来良;李儒;;点云数据处理算法与实现初步研究[J];测绘通报;2012年S1期
7 詹庆明;张海涛;喻亮;;古建筑激光点云-模型多层次一体化数据模型[J];地理信息世界;2010年04期
8 曾敬文;朱照荣;丁锐;;基于立方体网格的数据点云约简和体积计算方法[J];测绘科学;2008年06期
9 杨欣;姚海燕;;平面点云边界参数识别[J];中国西部科技;2009年27期
10 孙瑞;张彩霞;;点云数据压缩算法综述[J];科技信息;2010年32期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李文涛;韦群;杨海龙;;基于图像的点云生成和预处理[A];2011年全国通信安全学术会议论文集[C];2011年
2 蔡来良;李儒;;点云数据处理算法与实现初步研究[A];第四届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2012年
3 马国庆;陶萍萍;杨周旺;;点云空间曲线的微分信息计算及匹配方法[A];第四届全国几何设计与计算学术会议论文集[C];2009年
4 江倩殷;刘忠途;李熙莹;;一种有效的点云精简算法[A];第十五届全国图象图形学学术会议论文集[C];2010年
5 解辉;张爱武;孟宪刚;;机载激光点云快速绘制方法[A];第二十五届全国空间探测学术研讨会摘要集[C];2012年
6 李凯;张爱武;;基于激光点云的粮仓储粮数量测量方法[A];第二届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2010年
7 朱晓强;余烨;刘晓平;袁晓辉;Bill P.Buckles;;基于航拍图像和LiDAR点云的城市道路提取[A];全国第19届计算机技术与应用(CACIS)学术会议论文集(上册)[C];2008年
8 刘虎;;基于线性八叉树的点云简化与特征提取研究[A];促进科技经济结合,服务创新驱动发展——蚌埠市科协2012年度学术年会论文集[C];2012年
9 李滨;王佳;;基于点云的建筑测绘信息提取[A];第四届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2012年
10 杨雪春;;反求工程建模中点云切片技术研究[A];全国先进制造技术高层论坛暨第八届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 曹裕华 高化猛 江鸿宾;激光点云 亦真亦幻[N];解放军报;2013年
2 中国工程院院士 刘先林;四维远见的装备创新[N];中国测绘报;2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 彭检贵;融合点云与高分辨率影像的城区道路提取与表面重建研究[D];武汉大学;2012年
2 刘涌;基于连续序列自动快速拼接的全方位三维测量技术研究[D];西南交通大学;2013年
3 赖祖龙;基于LiDAR点云与影像的海岸线提取和地物分类研究[D];武汉大学;2013年
4 王瑞岩;计算机视觉中相机标定及点云配准技术研究[D];西安电子科技大学;2015年
5 段敏燕;机载激光雷达点云电力线三维重建方法研究[D];武汉大学;2015年
6 李艳红;车载移动测量系统数据配准与分类识别关键技术研究[D];武汉大学;2014年
7 崔婷婷;结合车载点云和全景影像的建筑物立面重建[D];武汉大学;2015年
8 戴玉成;基于UAV倾斜影像匹配点云的城市建筑物信息提取方法研究[D];中国科学院大学(中国科学院遥感与数字地球研究所);2017年
9 龚珍;地面三维激光扫描点云场景重建方法研究[D];中国地质大学;2017年
10 韩峰;基于点云信息的既有铁路状态检测与评估技术研究[D];西南交通大学;2015年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 尹建英;场景点云的语义标注方法研究[D];北京建筑大学;2017年
2 龚硕然;基于Delaunay三角剖分的点云三维网格重构[D];河北大学;2015年
3 杨红粉;频域技术应用于点云配准研究[D];北京建筑大学;2015年
4 段红娟;点云图像交互式曲线骨架提取技术及其应用[D];西南交通大学;2015年
5 张永恒;散乱点云数据配准方法研究[D];长安大学;2015年
6 吴爱;面向特征拟合的点云简化方法研究[D];中国地质大学(北京);2015年
7 薛广顺;基于立体视觉的牛体点云获取方法研究与实现[D];西北农林科技大学;2015年
8 胡诚;精度约束下地表LiDAR点云抽稀方法研究[D];西南交通大学;2015年
9 余明;三维离散点云数据处理技术研究[D];南京理工大学;2015年
10 陈星宇;基于三维彩色点云的地形分类方法研究[D];南京理工大学;2015年
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