[发明专利]一种机载激光雷达点云中自动提取建筑物信息的方法

说明书

本发明公开了一种机载激光雷达点云中自动提取建筑物信息的方法，方法为使用机载激光雷达系统对目标区域进行数据采集，根据约束条件从原始点云中随机选取不共线的三个点云，根据所选点云的空间坐标计算其确定的平面方程，计算各点云到该平面的距离di并计算其标准偏差σ，设置阈值t＝2σ，当d_i＞t时，将该点云分类为局外点，反之则分类为局内点，并统计局内点个数；将上述步骤迭代一定次数，选择包含局内点个数最多的平面，将得到的平面中的点云剔除，剩余的点作为下一次处理的原始点云数据集，重复上述步骤，直到提取出了所有的建筑物点云平面，最后利用三维形态学腐蚀运算去除部分误分类点云。本方法提升了建筑物点云提取的速度和精准度。

技术领域

本发明涉及一种利用机载激光雷达点云数据提取建筑物信息的方法，属于利用机载激光雷达进行测绘、获取数字化建筑物信息的技术领域。

背景技术

从激光雷达点云数据中提取高精度的建筑物信息是城市空间数据的重要获取手段，在城市规划、资源配置、基础设施管理等方面具有重要作用，是生成3D城市模型的首要步骤。城市化进程的不断加速使得人们对城市建筑物信息实时准确快速获取的要求越来越高。机载激光雷达是一种能够实时准确快速获取多等级三维空间目标的高新技术，是构建数字城市的重要依靠。它可以在不需要大量地面控制点的情况下，在短时间内完成大面积区域的建筑物立面特征及其局部细节信息的自动获取，满足了地理信息处理高精度、高密度、低成本、高效率的作业需求。这些优点使得机载激光雷达在建筑物信息获取领域得到了广泛的研究和应用。然而，现实环境中建筑物形状的多样性和周围环境的复杂性使得机载激光雷达数据的处理极具挑战性，有必要提出更为有效的方法对建筑物进行自动提取。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种由机载激光雷达点云数据提取建筑物信息的方法，以解决传统算法在提取建筑物点云时存在的迭代次数过多、精确度不高、对复杂形状建筑物提取效果一般等问题

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种机载激光雷达点云中自动提取建筑物信息的方法，包括以下步骤：

步骤一，使用机载激光雷达系统对目标区域进行数据采集，得到原始点云数据；

步骤二，根据约束条件从原始点云数据集中随机选取不共线的三个点作为初始种子点；

步骤三，根据所选初始种子点的空间坐标计算其确定的平面方程；

步骤四，计算各点云到该平面的距离d_i并计算其标准偏差σ，i为点云的序号；

步骤五，设置阈值t＝2σ，当d_i＞t时，将该点云分类为局外点，反之则分类为局内点，并统计局内点个数；

步骤六，将步骤二至步骤五迭代一定次数，选择包含局内点个数最多的平面；

步骤七，将步骤六中得到的平面中的点云剔除，剩余的点作为下一次处理的原始点云数据集，重复步骤二至七，直到提取出了所有的建筑物点云平面；

步骤八，利用三维形态学腐蚀运算去除部分误分类点云，获取建筑物分布信息。

进一步的，所述步骤二通过设立约束条件对原始点云数据集进行随机抽样，约束条件为：

1)预先将原始点云数据集建立格网索引，为避免采样点云之间距离过远，在随机选取初始种子点时，采样点云格网索引差值应小于设定阈值α；

2)不同屋顶面间往往彼此相离，甚至存在高程突变，同一屋顶面内部存在连通性，点云之间高程值应该相差不大，因此可以根据点云的邻接关系，对选取的初始种子点高程值加以约束，每次只选取高程差值小于一阈值D的点云。