收藏本站
《上海大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

机载激光雷达点云数据处理与建筑物三维重建

曾齐红  
【摘要】: 机载激光雷达(Light Detection and Ranging,LiDAR)是一种快速获取高精度地面和地物三维信息的新技术。它是集激光技术、高动态载体姿态测定技术和高精度动态GPS差分定位技术于一体的探测技术,它比传统摄影测量方法更快速更精确地获取地面和地物信息。机载激光雷达系统获取的数据是一系列空间分布不规则的离散的三维点云,点云数据处理与应用研究相对于激光雷达硬件的快速发展明显滞后。如何处理大量的点云数据,并从中提取有用的地形信息和地物信息,并研究点云数据在地形测绘、城市建设及林业规划等领域的应用,是当前急需解决的问题。基于此,本论文开展了机载激光雷达点云数据处理与建筑物三维重建的研究。 本论文以机载小光斑脉冲测距激光雷达系统为研究对象,分析了机载激光雷达系统获取数据的特点,研究了不同地物类型点云的几何特征、强度特征、回波特征以及光谱特征,基于以上特征提出了一系列激光雷达点云数据的过滤与分类方法。在此基础上,开展了基于激光雷达点云的建筑物提取与三维重建研究。论文主要贡献包括以下几个方面: (1)提出了基于高程突变的TIN(triangulated irregular network,不规则三角网)过滤算法和基于邻近高差及辅助平面的TIN过滤算法。在点云构成的不规则三角网中,分析不同典型地物目标点与邻近点之间高程突变的规律,通过控制邻近点的高程差和邻近点数量两个参数,逐步过滤掉非地面点以提取DEM等地形数据。该方法能有效过滤非地面点并保留具有连续起伏变化的地形。基于邻近高差及辅助平面的TIN过滤算法是在基于高程突变的TIN过滤算法基础上,进一步对非地面点进行过滤。该算法将已经过滤出的地面点投影到辅助平面上,利用辅助平面上的点与非地面点共同构建TIN模型,通过邻近高差参数的设置,从非地面点中初步提取出建筑物点云。 (2)提出了基于点云斜率变化的平面拟合过滤方法。在点云的不规则三角网中,邻近点云间的斜率变化在一定范围的点可看作同一近似平面内的点。通过斜率等参数的控制,利用区域增长方法,能够提取出近似的水平平面、倾斜平面和垂直平面的点集,以及连续光滑曲面的点集。该算法在连续平滑的地面、建筑物屋顶以及建筑物垂直墙壁等信息提取中具有较好的效果。在平面点集提取的基础上,利用提取出的各个平面与其平面周围点的高度差,从中分离出局部高程大于周边点云的建筑物屋顶平面,从而实现地面与建筑物平面的分离。 (3)探讨了基于光谱信息、回波次数和回波强度的点云数据过滤与分类方法。将点云数据与光谱数据进行光谱合成(Spectral Imagery LiDAR Composite,SILC),通过对光谱影像数据利用监督分类的方法标定不同地物的光谱值,利用此光谱值对光谱合成的点云数据进行过滤,能有效过滤出植被点云。并初步探讨点云的不同回波次数特点,利用回波次数过滤激光点云。分析激光雷达回波强度与目标的反射率之间的关系,以及回波强度的影响因素等,为激光雷达点云回波强度的有效利用提供基础,并初步利用激光强度值过滤点云。采用K均值聚类方法对规则化的激光回波强度值进行聚类,能有效分离出反射特性具有明显差异的不同材质的地物。 (4)提出了一种激光雷达点云中建筑物的提取和三维重建方法。以本论文中提出的激光雷达点云数据过滤和分类方法为基础,提出了建筑物点云提取的方法。并以提取出的建筑物屋顶点云为研究对象,提出基于激光雷达点云的建筑物三维重建方法。通过聚类屋顶平面点,拟合屋顶平面,确定屋顶外边界和各平面的边界,从而获得屋顶各角点的三维坐标来重构建筑物的三维模型。该方法不但能重建简单规则的建筑物,也能重建屋顶平面比较复杂、结构不规则的建筑物。 本论文着重研究了机载激光雷达点云的数据处理与建筑物的三维重建方法,对激光雷达点云数据的处理与应用具有一定的理论意义和实际意义。
【学位授予单位】:上海大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TN958.98

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘峰;龚健雅;;基于机载激光雷达技术的茂密林地单株木识别[J];农业机械学报;2011年07期
2 韩祖杰;张弛;赖旭东;;用于铁路勘察的机载LiDAR数据生产DEM方法研究[J];遥感信息;2011年03期
3 付甜;庞勇;黄庆丰;刘清旺;徐光彩;;亚热带森林参数的机载激光雷达估测[J];遥感学报;2011年05期
4 王建军;徐立军;李小路;田祥瑞;;姿态角扰动对机载激光雷达点云数据的影响[J];仪器仪表学报;2011年08期
5 刘思铭;;基于LIDAR的工程测量实施思路研究[J];科技资讯;2011年18期
6 ;[J];;年期
7 ;[J];;年期
8 ;[J];;年期
9 ;[J];;年期
10 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王丽园;张霄;赵海军;梁诚;;机载激光雷达三维地表信息处理软件的设计与开发[A];中国公路学会计算机应用分会2010年学术年会论文集[C];2010年
2 陈楚江;王丽园;余绍淮;;基于机载激光雷达的公路勘察设计[A];中国公路学会计算机应用分会2010年学术年会论文集[C];2010年
3 陈盼盼;安春华;杨瑞霞;;基于机载激光雷达的城市三维模型数据采集与构建[A];第二届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2010年
4 高晋;杨国建;吴真;陆小艺;;机载激光雷达在超高压输电线路走廊管理中的应用[A];重庆市电机工程学会2010年学术会议论文集[C];2010年
5 李琳;崔先国;季民;贾明凯;;基于机载Lidar数据的区域林木信息提取[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
6 季承荔;周军;;机载激光雷达信号Fernald前向反演的一种新定标方法[A];2009第五届苏皖两省大气探测、环境遥感与电子技术学术研讨会专辑[C];2009年
7 方国锋;;航空激光成像系统在电力线路工程中应用探讨[A];第十三届华东六省一市测绘学会学术交流会论文集[C];2011年
8 叶修松;黄谟涛;任来平;;机载激光雷达探测系统偏心量的测定与计算[A];第二十一届海洋测绘综合性学术研讨会论文集[C];2009年
9 王宇晗;;机载LIDAR数据的采集处理及应用[A];2009全国测绘科技信息交流会暨首届测绘博客征文颁奖论文集[C];2009年
10 王道波;王滋政;欧建华;覃金玉;黄勇;刘慧杰;周晓翠;杨昊雨;任小毅;王立鸿;刘燕京;;数字城市中侧面纹理的快速获取实践——以数字南宁为例[A];第四届海峡两岸GIS发展研讨会暨中国GIS协会第十届年会论文集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 李程 通讯员 高杰 徐俊科;以飞机的速度行进……[N];石油管道报;2011年
2 本报通讯员 徐大志;从阿凡达到数字化高铁[N];人民铁道;2010年
3 本报记者 甄俊华 特约记者 陈明宇;乘上飞机去选线[N];中国石油报;2011年
4 本报记者 王代林;成兰铁路瞭望[N];四川日报;2008年
5 包海 彭建华;全球导航卫星系统建功汶川灾后重建[N];中国测绘报;2009年
6 刘晓旭 朱宏博;吉林局发布“十二五”人才发展规划[N];中国测绘报;2011年
7 本报记者 彭同乐;百日攻坚我先行[N];石油管道报;2010年
8 记者 张仲增;推进科学发展两岸交流先行区建设[N];中国测绘报;2009年
9 万幼川 张永军 刘良明 沈翔;摄影测量学科进展与展望[N];中国测绘报;2010年
10 记者 吴美章;国家测绘局五项举措支持海西建设[N];福建日报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 曾齐红;机载激光雷达点云数据处理与建筑物三维重建[D];上海大学;2009年
2 尹艳豹;基于机载激光雷达测量的森林资源调查因子联立估计研究[D];中国林业科学研究院;2010年
3 林宏;海洋悬浮粒子的米氏散射特性及布里渊散射特性研究[D];华中科技大学;2007年
4 冀航;基于频域滤波法的调制脉冲激光雷达水下探测研究[D];华中科技大学;2007年
5 王刃;机载LIDAR数据滤波与建筑物提取技术研究[D];解放军信息工程大学;2008年
6 周晓明;机载激光雷达点云数据滤波算法的研究与应用[D];解放军信息工程大学;2011年
7 王丽英;面向航带平差的机载LiDAR系统误差处理方法研究[D];辽宁工程技术大学;2011年
8 罗伊萍;LIDAR数据滤波和影像辅助提取建筑物[D];解放军信息工程大学;2010年
9 袁枫;机载LIDAR数据处理与土地利用分类研究[D];中国矿业大学;2010年
10 骆社周;激光雷达遥感森林叶面积指数提取方法研究与应用[D];中国地质大学(北京);2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曲佳;机载激光雷达点云数据精度分析与评价研究[D];长安大学;2010年
2 朱会平;机载激光雷达测量系统检校与精度评价[D];河南理工大学;2011年
3 李堃;机载激光雷达全波形数据可视化[D];首都师范大学;2012年
4 吴文升;基于小型无人直升机的机载激光雷达数字地形测绘系统与设计与实现[D];华南理工大学;2012年
5 李东;机载激光雷达三维成像技术研究[D];电子科技大学;2012年
6 殷飞;机载激光雷达数据滤波方法研究[D];西南交通大学;2010年
7 靳克强;机载激光雷达数据滤波生成DEM技术研究[D];解放军信息工程大学;2011年
8 孙步阳;机载激光雷达航带拼接技术研究[D];中国地质大学;2009年
9 王永平;机载LIDAR数据处理及林业三维信息提取研究[D];中国测绘科学研究院;2006年
10 贾广帅;机载激光雷达数据特点和滤波方法研究[D];山东科技大学;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026