多值体素连通区域构建下的机载LIDAR数据三维平面提取

摘要：

针对现有的面向机载LIDAR数据的三维平面提取算法存在的基于离散激光点设计导致算法设计困难、仅利用几何特征的一致性导致的在平面平滑过渡区域易产生错误提取的问题,本文提出了一种多值体素连通区域构建下的机载LIDAR三维平面提取方法.该算法基于体素结构设计且综合利用了机载LIDAR数据的几何、激光反射强度信息,将传统的平面特征点聚类转换为基于体素的连通区域构建及空间约束下的反射强度值统计,给出了机载LIDAR点云数据的多值体素结构构建方案及其在此基础上的平面提取方案,有助于基于多值体素模型理论的机载LIDAR点云数据处理及应用的发展.算法具体实现过程为:①将机载LIDAR点云数据规则化为多值体素结构,其中,体素值为体素内激光点的平均激光反射强度、曲率及法向量;②在体素结构DSM数据中,选取小曲率体素作为种子,并标记与其空间连通且法向及激光反射强度均一致的连通区域为平面;③在体素结构非DSM数据中,将位于连通区域轮廓缓冲区内的激光反射强度满足统计特性的体素标记为平面.本文采用ISPRS提供的机载LIDAR实测数据测试提出算法的精度.定量评价的结果表明本文提出方法的质量和Kappa系数分别可达92.5％和89.4％,与传统仅采用几何特征的区域生长算法相比质量及Kappa系数分别提高了9.68％和11.62％.

关键词：机载激光雷达;多值体素结构;三维平面提取;区域增长;空间连通区域;法向一致性;反射强度一致性;缓冲区分析

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资助基金：辽宁省教育厅科学技术研究项目LJ2019JL015

在线出版日期：2021-10-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：1598-1607