机载LiDAR的多面片建筑物3维重建方法

为解决机载lidar点云数据建筑物提取精度不高的问题,首先分析了现有的基于机载lidar点云数据的建筑物提取方法；然后综合地形、树木、建筑物密度等对建筑物提取的影响,以德国斯图加特市法伊英根的lidar点云数据为例进行了建筑物提取实验；最后对提取结果进行了定量精度评定。结果表明,基于影像的机载lidar点云数据建筑物提取精度为93.1%；而基于数学形态学图像的处理方法和基于delaunay三角剖分的方法受建筑物形状和地形等限制较多,提取精度分别为87.6%和81.3%,说明基于影像的机载lidar点云数据建筑物提取方法的准确性较高,限制性条件较少。

针对目前机载lidar点云数据存在的数据组织效率低下以及不利于查询等问题,本文提出了一种基于体元的建筑物提取算法。首先,构建体元模型实现机载lidar数据的真三维描述;然后,计算局部邻域曲面拟合残差,将残差最小的体元视作种子体元;最后,根据局部邻域法向量夹角准则来实现种子体元的区域增长,从而获得建筑物点。本文选取isprs公开的点云滤波测试数据中的8种复杂场景进行实验,实验结果表明:本文算法不仅原理简单、容易实现,而且具有较好的鲁棒性,不会受地形以及建筑物类型和尺寸的限制,kappa系数达到80%以上,实现了复杂场景下建筑物的提取。

机载激光雷达技术已经成为快速获取城市建筑三维数字模型的有效手段,而建筑物屋顶点云提取则是建筑物三维数字模型重建的关键.为有效剔除植被和墙面点云,以及消除地形起伏对建筑点云提取精度的影响,提出一种层进式屋顶点云提取方法.首先对lidar点云进行滤波,在此基础上利用点云回波特性和点云法向量检测并删除非地面点中特征明显的植被点和建筑物墙面点,然后利用连通成分分析法对非地面点聚类得到初始建筑点,最后结合dtm并利用建筑物面积和高度信息分离得到建筑物屋顶点云.试验结果表明,本方法能有效地从机载点云数据中快速提取建筑屋顶点云,有效率可达85%以上.

机载激光雷达技术已经成为快速获取城市建筑三维数字模型的有效手段,而建筑物屋顶点云提取则是建筑物三维数字模型重建的关键.为有效剔除植被和墙面点云,以及消除地形起伏对建筑点云提取精度的影响,提出一种层进式屋顶点云提取方法.首先对lidar点云进行滤波,在此基础上利用点云回波特性和点云法向量检测并删除非地面点中特征明显的植被点和建筑物墙面点,然后利用连通成分分析法对非地面点聚类得到初始建筑点,最后结合dtm并利用建筑物面积和高度信息分离得到建筑物屋顶点云.试验结果表明,本方法能有效地从机载点云数据中快速提取建筑屋顶点云,有效率可达85%以上.

在进行建筑物3维重建的过程中,在提取建筑物信息之前,先对整幅图像进行预处理是很有必要的。在本论文中,运用类判别分析法从原始影像中分割出感兴趣的目标———建筑物区域,在处理的过程中,综合运用多种方法,如数学形态学等方法生成有利于进行特征提取、边缘检测的新图像,便于更进一步的工作。文中还介绍了作者根据类判别分析法和数学形态学原理,利用visualbasic6.0开发建筑物近景影像3维重建应用系统中预处理模块的实验分析。

机载lidar技术解决了如何快速、准确地获取地物高度的难题,同时为地物高度信息的应用提供了有效的技术手段。本文根据地理国情普查中建筑物分类指标体系,分析离散点云数据高程关系和分类过程,实现了一种基于点云阶层式分类的城市建筑物高度分级的技术方法,并在terrascan软件环境下验证了该方法的可行性和快速性。

简述三种典型的利用lidar点云自动提取建筑物的方法。提出对建筑物提取结果的精度评价指标,并对三种方法的提取结果进行比较。结果表明基于dempster-shafer理论的建筑物自动提取方法最为稳健。

从机载雷达点云数据中快速准确提取建筑物是当前研究的难点和热点。在对现有建筑物点云提取方法充分研究和分析的基础上,本文提出了一种基于lidar点云的建筑物提取方法。首先根据建筑物的几何特性提取初始建筑物轮廓点;然后构建局部协方差矩阵计算点云分布特征,剔除非建筑物轮廓点;最后利用dbscan聚类算法对建筑物轮廓点聚类,以聚类结果为基础构建缓冲区,以缓冲区内所有建筑物轮廓点为初始种子点,采用圆柱体邻域进行多种子点区域增长,实现建筑物点云的提取。通过两组试验,共5组数据验证本文算法的性能。试验结果表明,该方法能够准确、有效地提取多层复杂的建筑物点云,效率高,且具有一定的适用性。

为实现建筑物的快速可视化三维重建,对用地面激光扫描仪获取的建筑物点云数据进行可视化处理,提出了一种拟合平面投影线的快速建模方法,并以geomagicstudio软件为平台进行了实验。结果表明该方法能提高模型三维重建速度,所建模型很好地再现了原始场景,建模效果好,方法可行。

为快速获取数字城市建设所需的三维信息,文中介绍了利用单张影像中规则几何建筑物在影像中的的灭点信息,在已知内方位元素的情况下,推导出在现有二维gis数据的辅助下解求影像外方位元素公式,提出从单张影像上量测建筑物高程(或高度)数据的方法,并简要叙述了该方法的应用领域。

设计了一种采用多种策略的建筑脚点提取方法,针对建筑脚点提取中的两个关键步骤———数据分类和建筑脚点分割,分别提出和引入了邻近关系和r半径点密度,从仅反映单次反射的dsm数据中,直接提取出建筑表面点。

机载激光雷达数据具有直接描述对象几何特征、便于表达空间不连续变化等优势,是建筑物重建的主要数据源之一。为实现基于激光雷达点云数据的模型自动重建和解决现有方法存在的问题,提出了一种基于特征线提取、面向简单规则建筑物的重建方法。该方法以投影为基础,以平高分解为手段,通过在多个投影平面内逐步确定平面、高程信息实现特征线提取及模型重建。实验表明,该方法能够避免现有方法遇到的若干困难,有效重建简单规则建筑物模型。

针对建筑物立面几何模型构建的难题,该文提出了一套完整的建筑物立面提取方法。在车载-机载lidar点云数据精确配准的基础上,首先提取出机载建筑物的外轮廓线,通过设置轮廓线缓冲区实现立面点云分割,然后采用随机抽样一致性(ransac)平面探测算法探测建筑物主立面,最后结合立面语义规则及面片之间的拓扑关系构建建筑物立面的三维线框模型。实验结果表明,新方法能准确、有效地构建建筑物立面模型。

集成高分辨率多视航空影像与lidar数据,以"轮廓提取—3维轮廓生成—3维模型重建"为主要框架,提出一种多视轮廓与lidar数据集成的3维轮廓线生成方法、lidar数据支撑下改进的分割-合并-成型算法,形成一套新的、系统的3维建筑物模型重建技术方案。该方案可以有效重建结构复杂的3维建筑物模型,相对单纯基于lidar的方案,所重建3维模型的准确性与完整性更好、定位精度更高。

机载激光雷达是dem生产和城市三维重建的重要技术手段之一。文章在现有滤波算法的基础上提出一种基于lidar影像分层的分割算法。该方法按照固定的高差间隔将dsm划分为不同高度的数据层;然后在不同的数据层中对图像目标进行分割,并计算各个图像目标的特征变化;最后分析影像分割在垂直方向上尺寸和形状的变化以及其中心位置的偏移,在此基础上完成建筑物的提取。结果表明上述方法可有效地提取大规模复杂的建筑物。

激光雷达技术(lidar)已广泛应用于数字高程模型(dem)的快速获取和三维城市模型的建立中,但仍有许多不足之处,需要做更深入的研究。本文介绍了一种新的建筑物提取方法,称之为fc-s法。该方法首先利用等高线特征进行滤波,从lidar数据内插的数字表面模型(dsm)中提取出dem,利用dsm与dem的高差阈值和dsm边缘特征参数去掉地面点和汽车等矮小物体,获得主要包含植被和建筑物的地物点群,然后对地物点群进行分割,利用二次梯度和面积等参数去掉植被点,并采用迭代逼近的方法精化建筑物。文章通过实验对所提方法进行验证,并借助高分辨率的航空影像对建筑物提取结果进行评估,评估结果表明该方法能够在地形起伏的区域中较准确地提取出建筑物。

无人机航测技术具有非接触测量、效率高、信息丰富等优点,在数字城市建设中正发挥着越来越重要的作用。本文以某建筑物为研究对象,提出了一种基于无人机影像的建筑物三维模型重建方法,首先使用无人机对建筑物的屋顶及墙面拍摄,再进行影像匹配生成密集点云；然后使用扫描仪对无人机无法拍摄的墙面进行扫描,并将扫描点云与影像生成点云配准；最后对点云预处理,再进行三角网构建,使用3dsmax构建精细化模型,并对模型进行质量评估。结果表明,该方法可以获得建筑物精细化的三维模型。

机载激光扫描系统是集成了gps、惯性导航系统(ins)和扫描激光测距系统并利用飞机作为运行平台,来获取地面的三维位置,进而快速生成数字表面模型(dsm).随着机载扫描激光测距系统的不断完善和发展,获取城市dsm数据也变得越来越快速,而且方便和经济可靠,地面激光点的密度也大大提高.目前国外激光扫描系统的激光点密度一般都达到了1～20点/m2,因此利用机载激光扫描系统获取的城市dsm提取建筑物也渐渐受到重视.利用激光扫描数据提取建筑物可以分为两大类,第一类是单纯以获取的机载激光测距数据来提取建筑物,第二类是融合激光测距数据和其他相关信息的建筑物提取,如融合航空影像、融合ikonos高分辨率卫星影像来提取建筑物.本文对国际上利用机载激光扫描测距数据进行建筑物提取的最新研究进展进行了一些分析,同时也给出了应用我国研制的机载激光扫描数据提取建筑物的试验研究和初步结果.

提出一种从机载lidar点云数据中自动提取建筑物平面的方法。给出了基于边长约束的三角形生长算法对建筑物初始区域进行提取,针对提取出的建筑物脚点,利用自适应meanshift方法在特征空间中对其进行聚类分析,并提取出平面目标,最后利用alpha-shape算法生成建筑物平面的轮廓线。通过实验证实了方法的有效性。

采用摄影测量方法获取规则建筑物的几何模型与表面纹理，重建其真三维图形。可用以扩展摄影测量制图系统，以适应现代规划、设计领域决策可视化要求，产生较大比例尺的大区域景观图。

本文对建筑物在风载作用下的振动提出了激光光测法。分析了建筑物的振动形态并给出了振动位移的计算式。对测试过程中出现的问题提出了解决办法。测试结果表明：该光测系统具有结构简单，便于测试和精度高等特点。

建筑物立面兼顾规则和非规则的几何结构排列,利用先验或提取的立面结构规则推理数据稀疏区域立面模型时,会产生不合理的重建结果.为此,提出一种结合规则推理和点云数据验证的数据稀疏区域建筑物立面重建方法,能够对推测的立面模型合理性进行验证.在利用影像数据改善立面点云数据初始重建模型偏移的基础上,分析立面结构的排列规律.采用四邻域模板匹配方法推理点云数据稀疏区域立面几何结构的位置和类型.最后用点云数据验证推理重建结果的可靠性.实验表明,对于结构多样的建筑物立面,该方法可检测出不合理的重建结果,提高了基于规则建筑物立面重建的可靠性.