面向对象的移动激光扫描点云数据提取城市道路信息方法研究

发布时间：2017-10-25 02:07

  本文关键词：面向对象的移动激光扫描点云数据提取城市道路信息方法研究

  更多相关文章： 移动激光扫描 滤波 道路边界 车道标识线 三角网

【摘要】：随着信息时代的迅猛发展,如何快速、高效的获取城市地物信息,已成为构建数字城市的一个关键问题。移动激光扫描作为一种先进的测量手段,能够快速获取地物3维空间坐标、反射强度等信息,在交通、军事等领域得到了广泛应用。目前,针对移动激光扫描点云的研究主要集中在点云滤波、分类和建筑物重建方面,而道路信息提取方面的研究相对较少。道路作为国民经济的命脉,在国家的经济发展中起着至关重要的重要,利用已有的移动激光扫描技术对道路进行勘测,能够高效率,低成本的获取道路信息。因此,研究移动激光扫描技术在道路测量中的应用,具有重要的实际意义。本文基于面向对象的点云分析理论,在充分了解城市道路特征的基础上,对点云数据中道路信息提取方法进行了研究,主要研究内容和创新点如下所示： (1)改进的基于点云分割的点云数据滤波。经典TIN渐进加密滤波方法是在剔除粗差的基础上,选取四个脚点和每个格网内的高程最低点作为种子点,通过建立初始三角网,将点云分为种子点和待定点两部分数据,计算待定点与其所在三角面片的夹角和距离,并与预先设定的阈值比较,如果符合条件,则将其归为地面点。而改进后的TIN点云滤波方法是在对所有待定点判别完以后,再依据每个面片中地面点与该面片总点数的百分比,对该面片中的所有点进一步判别。 (2)基于特征图像的道路边界信息提取。城市道路的边界会有高出地面一定距离的路缘石,将路面与自行车道或人行道分离开,在点云数据中,路缘石上的点与路面点高程差异明显。据此特征,本文提出了基于特征图像的道路边界提取方法,该方法根据格网内所有点的高程平均值生成特征图像,选取行车轨迹线区域为生长起始区域,以相邻格网高程平均值差较小为生长条件,高程突增为生长终止条件。对生长得到的道路边界进一步进行特征图像去噪(利用高程方差特征图像去除噪声)、保留主干信息(提出并实现了“岔道口”检测和“支路”删除算法)和连接断开边界(提出并实现了标记起始端点连接算法)等处理。 (3)基于最小二乘剖面匹配的车道标识线提取。道路面和车道标识线的反射强度信息是不同的。在点云数据中,车道标识线的亮度明显高于道路面,据此特征设置强度阈值,将从道路面中提取出来的车道标识线经过去噪处理以后,能够较好的得到车道标识线信息。提取的车道标识线有短虚线和长实线两种,本文在充分分析短虚线特征的基础上,提出并实现了短虚线检测和提取算法,针对由于雨水冲刷等导致的长实线断裂,本文采用标记起始端点的方法对其断开处连接,取得了较好的效果。
【关键词】：移动激光扫描 滤波 道路边界 车道标识线 三角网
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P225.2;P204
【目录】：

• 中文摘要6-8
• Abstract8-10
• 1 绪论10-20
• 1.1 研究背景与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-17
• 1.2.1 激光扫描技术发展现状11-13
• 1.2.2 激光扫描数据提取地面点研究现状13-16
• 1.2.3 激光扫描数据提取道路信息研究现状16-17
• 1.3 论文研究内容17-18
• 1.4 论文组织结构18-20
• 2 移动激光扫描技术的基础理论与方法20-27
• 2.1 移动激光扫描系统组成与工作原理20-25
• 2.1.1 移动激光扫描系统组成20-23
• 2.1.2 移动激光扫描系统工作原理23
• 2.1.3 移动激光扫描系统作业流程23-25
• 2.2 移动激光扫描数据技术的特点25-27
• 3 面向对象的道路信息提取方法27-51
• 3.1 技术路线27-28
• 3.2 提取地面点28-36
• 3.2.1 经典不规则三角网渐进加密滤波方法28-32
• 3.2.2 改进后的不规则三角网渐进加密方法32-36
• 3.3 提取道路信息36-51
• 3.3.1 生成格网37
• 3.3.2 道路主轴线提取37-38
• 3.3.3 道路面生长38-41
• 3.3.4 提取道路边界41-47
• 3.3.5 提取车道标识线47-51
• 4 实验与分析51-59
• 4.1 提取地面点51-55
• 4.1.1 实验数据51
• 4.1.2 实验结果与分析51-55
• 4.1.3 实验结论55
• 4.2 提取道路信息55-59
• 4.2.1 实验数据55-56
• 4.2.2 实验结果与分析56-58
• 4.2.3 实验结论58-59
• 5 总结与展望59-61
• 5.1 总结59
• 5.2 展望59-61
• 参考文献61-66
• 致谢66-67
• 硕士期间发表的论文及参与项目67

【参考文献】

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本文编号：1091561