面向车载激光扫描点云快速分类的点云特征图像生成方法_杨必胜

第39卷　第5期测　绘　学　报

Vol .39,No .5　2010年10月

Acta Geodaetic a et Cartogra phica Sinic a

Oct .,2010

文章编号:1001-1595(2010)05-0540-06

面向车载激光扫描点云快速分类的点云特征图像生成方法

杨必胜1,2,魏　征1,2,李清泉1,2,毛庆洲1,

2

1.武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室,湖北武汉430079;

2.武汉大学时空数据智能获取技术与应用教育

部工程研究中心,湖北武汉430079

A Classification -oriented Method of Feature Image Generation for Vehicle -borne Laser

Scanning Point Clouds

YANG Bisheng 1,2,W EI Zheng 1,2,LI Qingquan 1,2,MAO Qing zhou 1,2

1.State Key Laboratory of Information Engineering in Survey ing ,Ma pping and R emote Sensing ,Wuha n University ,Wuhan 430079,China ;

2.Engineering Resea rch Center for Spatio -temporal Da ta Smart Acquisit ion and Applica tion ,Ministry of Educa tion of China ,W uhan University ,W uha n 430079,China

Abstract :An efficient method of feature image gener at ion of point clouds to automatical ly classify dense point cl ouds into d ifferent categories is proposed ,such as terra in points ,build ing points .The method first uses pl anar proj ect ion to sort points into d ifferent grids ,then calculates the weight s and fe ature val ues of grids according to the dist ribut ion of l aser scanning points ,and finall y generates the fe ature image of point clouds .Thus ,the proposed method adopt s contour extr act ion and tr acing me ans to extr act the bound aries and point clouds of man -made o bjects (e .g .bu ildings and trees )in 3D based on the image generated .Exper iments show that the proposed method provides a promising sol ut ion for cl assifying and extract ing man -made objects from vehicl e -borne l aser scanning point clouds .

Key words :vehicl e -borne laser scanning ;data cl assi fication ;object extract ion ;image segmentat ion

摘　要:以车载激光点云数据为研究对象,提出一种适合于其快速分类与目标提取的点云特征图像生成方法。首先将扫描区域进行平面规则格网投影,通过分析格网内部点云的空间分布特征(平面距离、高程差异、点密集程度等)确定激光扫描点的定权,从而生成车载激光扫描点云的特征图像。利用生成的点云特征图像,可采用阈值分割、轮廓提取与跟踪等手段提取图像分割的建筑物目标的边界,从而确定边界内部点云数据,实现目标分类与提取。本文以Optech 公司的车载激光扫描数据为试验对象,验证本文提出方法的可行性和实用性。关键词:车载激光扫描;数据分类;目标提取;图像分割中图分类号:P 208 文献标识码:A

基金项目:国家自然科学基金(40871185);教育部新世纪优秀人才支持项目(NCET -07-0643);对地观测技术国家测绘局重点实验室经费;测绘遥感信息工程国家重点实验室专项科研经费

1　引　言

三维扫描技术起源于20世纪80年代,在获取空间信息方面提供了一种全新的技术手段,使传统的单点采集数据变为连续自动获取数据,且激光扫描仪能够直接获取被测目标表面点云的三维空间坐标,具有采样密度高、点云分布密集等特点,其已被广泛地运用于文物保护、三维重建、数字地面模型生产、城市规划等领域。

机载激光扫描数据在DEM 生成、建筑物顶部重建等方面的处理技术已相对成熟[1-6]。但机载激光扫描只能获取地物的顶部数据,缺乏立面的细节信息(如建筑物墙面)。近年来,以车辆为

搭载平台,集成GPS 、INS 、激光扫描仪、CCD 相机等多种传感器,在传感器同步控制的基础上实

现道路以及道路两侧建筑物、树木等地物的表面数据的快速获取已成为国际上研究的热点。国际摄影测量与遥感协会已开设多个专题组从事这方面的研究与讨论。国内外的研究机构与公司也相继推出了一些车载激光扫描系统,如:日本东京大学空间信息科学中心研制的VLMS [7-8],3D Laser Mapping 和IG I 公司合资开发的S treetM apper 系统[9],加拿大Optech 公司的Ly nx 系统[10]。

与机载激光扫描点云数据相比,车载激光扫描点云数据中存在大量Z 平面上的点云数据,如垂直于地面的一些竖直面上的点云数据。因而针