一種基于高程跳變的機(jī)載LiDAR數(shù)據(jù)多層次濾波方法研究.pdf

1、機(jī)載LiDAR系統(tǒng)作為一種新的技術(shù)手段，在三維空間信息獲取方面取得了開(kāi)創(chuàng)性的突破。與傳統(tǒng)的攝影測(cè)量與遙感技術(shù)相比，該技術(shù)受天氣、光照等自然條件的影響小，可全天時(shí)進(jìn)行三維數(shù)據(jù)獲取。LiDAR數(shù)據(jù)處理是LiDAR技術(shù)中的關(guān)鍵，約占總工作時(shí)間的80％，其中對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)濾波獲取DEM是數(shù)據(jù)處理工作的第一步。濾波質(zhì)量直接影響著后續(xù)產(chǎn)品的質(zhì)量及該技術(shù)在生產(chǎn)應(yīng)用中的成敗，是LiDAR技術(shù)研究的重點(diǎn)與難點(diǎn)。因此，通過(guò)高效快速地進(jìn)行LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)濾波來(lái)

2、獲取DEM是當(dāng)前一個(gè)非常重要的研究課題。本文在對(duì)相關(guān)的研究成果進(jìn)行分析總結(jié)的基礎(chǔ)之上，針對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)濾波方法進(jìn)行了改進(jìn)和實(shí)驗(yàn)，并對(duì)濾波方法存在的關(guān)鍵問(wèn)題與細(xì)節(jié)進(jìn)行闡述，具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)介紹了機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)的發(fā)展歷程，對(duì)LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)的組成、數(shù)據(jù)格式及數(shù)據(jù)特點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述并對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的組織方法進(jìn)行了系統(tǒng)的說(shuō)明，為后續(xù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)濾波算法的研究提供了保障。
　　(2)分析了國(guó)內(nèi)外機(jī)載LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)濾波方法，

3、介紹了多種經(jīng)典算法的算法思想，并對(duì)其中幾種類(lèi)型濾波算法的改進(jìn)進(jìn)行了詳盡的敘述，系統(tǒng)地歸納了算法存在的不足，為下一步研究工作提供了理論依據(jù)。
　　(3)改進(jìn)了基于高程跳變的TIN濾波算法。通過(guò)Mean Shift對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行分類(lèi)，由分類(lèi)結(jié)果進(jìn)行分塊處理，并根據(jù)每塊數(shù)據(jù)特點(diǎn)設(shè)置不同的閾值;在原有的閾值基礎(chǔ)上加入了空間角度作為閾值參數(shù)，以提高濾波結(jié)果的準(zhǔn)確度。
　　(4)設(shè)計(jì)了一種分層自適應(yīng)移動(dòng)曲面擬合濾波算法。該算法是對(duì)改進(jìn)的基于

4、高程跳變TIN算法思想的進(jìn)一步深化。根據(jù)不同地物“高程跳變”的程度不同，以某類(lèi)地物“高程跳變”特點(diǎn)，可漸進(jìn)地對(duì)某一高程范圍的地物進(jìn)行層次性的濾除。算法首先利用本文給出的改進(jìn)的均值限差法進(jìn)行“粗”濾波，以濾除中等及高大地物，增加了地面點(diǎn)比例，提高下一步濾波效率?！按帧睘V波后，以Mean Shift算法進(jìn)行分類(lèi)，并通過(guò)虛擬格網(wǎng)對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行組織。最后，設(shè)計(jì)了一種局部自適應(yīng)閾值方法，通過(guò)移動(dòng)曲面擬合法濾波進(jìn)行剩余非地面點(diǎn)的濾除。
　　研究表

5、明:本文改進(jìn)后的基于高程跳變的TIN濾波算法，在多種地形條件下，相比改進(jìn)前的算法，能夠?yàn)V除大部分原算法中不能濾除的地物點(diǎn)，且能很好地保持地形細(xì)節(jié)信息。通過(guò)對(duì)濾波結(jié)果的定量分析，改進(jìn)算法的第Ⅰ類(lèi)誤差、第Ⅱ類(lèi)誤差和總誤差均有較大的下降。本文改進(jìn)的均值限差法中設(shè)置自適應(yīng)閾值能夠較好地濾除大部分的地物點(diǎn)，降低了激光腳點(diǎn)的數(shù)據(jù)量，提高了后續(xù)精濾波的運(yùn)行效率。分層自適應(yīng)移動(dòng)曲面擬合法濾波算法，具有較強(qiáng)地適應(yīng)性，可有效地解決原移動(dòng)曲面擬合法濾波和改進(jìn)