[发明专利]基于多值体素模型的机载LIDAR三维平面检测方法

权利要求书

1.一种基于多值体素模型的机载LIDAR三维平面检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：读取原始机载LIDAR点云数据，形成原始机载LIDAR点云数据集；

步骤2：将原始机载LIDAR点云数据集规则化为多值体素模型；

步骤3：基于三维连通区域构建理论，对多值体素模型DSM数据进行平面体素检测；

步骤4：基于缓冲区分析理论，对多值体素模型非DSM数据进行平面体素检测；

步骤5：将检测所得的由平面体素构成的三维连通区域根据共面条件进行合并，完成三维平面检测，包括以下步骤：

步骤5.1：计算各三维连通区域内部体素的坐标均值、法向量均值，并将其作为各区域的质心坐标、法向量；

步骤5.2：若区域间同时满足下述两个条件，则认为满足条件的区域共面，合并共面区域：

(1)区域间法向量间夹角小于某一阈值；

(2)区域法向量与质心间向量夹角接近直角；

所述步骤2的过程如下：

步骤2.1：从原始机载LIDAR点云数据集中剔除高程异常数据及强度异常数据，得到剔除异常数据集；

步骤2.2：将剔除异常数据集规则化为多值体素模型；

所述步骤3的步骤如下：

步骤3.1：基于平面的平滑特性，从多值体素模型中搜寻曲率值小的体素作为种子体素集合V_p，其中，p＝1,2,…；

步骤3.2：对任一未标记的种子体素V_p，p＝1,2,…，采用深度优先策略搜索多值体素模型中与种子体素V_p三维连通且法向量夹角小于阈值θ_s的所有未标记体素，并标记为L_t(L为标签，t为标记标签的索引，t＝1,2,…)，直至标记完所有未标记的种子体素的三维连通区域，完成基于多值体素模型DSM数据的三维平面检测；

所述步骤4的过程如下：

步骤4.1：将检测所得的由平面体素构成的三维连通区域投影至XY平面，进而对各平面连通区域进行边缘检测；

步骤4.2：对各边缘轮廓进行直线提取；

步骤4.3：在水平面上，以任一直线轮廓为中心，以一个体素为宽度向内侧和外侧建立缓冲区；

步骤4.4：对多值体素模型非DSM数据中的位于缓冲区内部的任一非0值体素，若其反射强度值位于缓冲区内部体素反射强度值均值的正负2倍标准差范围内，则将该体素判做平面体素，否则为非平面体素。

2.根据权利要求1所述的基于多值体素模型的机载LIDAR三维平面检测方法，其特征在于，所述步骤2.1的过程如下：

步骤2.1.1：统计原始机载LIDAR点云数据集中各个激光点高程值的频次，并以直方图的形式可视化显示统计结果；

步骤2.1.2：根据高程值的频次直方图统计结果，目视确定与真实地形及地物对应的最高高程阈值T_he和最低高程阈值T_le；

步骤2.1.3：针对原始机载LIDAR点云数据集中各个激光点，若其高程值高于最高高程阈值T_he或低于最低高程阈值T_le，则该激光点为高程异常数据，进行剔除，否则保留该激光点，获得剔除高程异常数据集；

步骤2.1.4：统计剔除高程异常数据集中各激光点的强度值的频次，并以直方图的形式可视化显示统计结果；

步骤2.1.5：根据强度值的频次直方图统计结果，目视确定与真实地形及地物对应的最高强度阈值T_hi和最低强度阈值T_li；

步骤2.1.6：针对剔除高程异常数据集中各个激光点，若其强度值高于最高强度阈值T_hi或低于最低强度阈值T_hi，则该激光点为强度异常数据，进行剔除，否则保留该激光点，最终获得剔除高程及强度异常数据集。