基于机载LIDAR数据的建筑物信息提取研究
发布时间：2023-01-13 18:17
“数字城市”作为知识经济、信息社会发展的必然趋势,代表了新的世界潮流和城市发展的方向。建筑物作为城市地区最主要的地物要素之一,对其信息提取及分析的研究变得至关重要。近年来,许多摄影测量与遥感等领域的学者展开了利用机载LiDAR点云数据（半）自动建筑物信息提取及建模的研究。机载LiDAR是一种新型的主动式遥测仪器,它能够快速直接的获取海量、高精度、高密度的地表三维数据,是一种兼具效率、精度及经济优势的地表三维空间数据釆集技术,因此机载Li DAR数据逐渐成为了建筑物信息提取及模型重建中难以替代的数据源。本文以山东省临沂市兰山区的机载Li DAR数据为研究对象,针对建筑物信息提取涉及到的去噪、点云分类、建筑物轮廓线提取以及轮廓线规则化一系列问题展开研究与试验,具体内容如下:（1）通过三维格网数据结构对机载LiDAR点云进行组织,分别根据格网间的邻域关系及区域生长算法剔除点云主体外的离散、成簇噪声点。（2）依据规则格网结构选取格网内部最低点,以此为种子点构建TIN得到点云距地面高差,进而通过高差偏度平衡滤波将Li DAR点云分为地面点和非地面点,实现无阈值滤波。（3）利用非地面点云的多次回波...
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 LiDAR数据去噪的研究现状
1.2.2 机载LiDAR建筑物提取的研究现状
1.2.3 机载LiDAR建筑物轮廓线提取的研究现状
1.2.4 机载LiDAR建筑物轮廓线规则化的研究现状
1.3 研究内容、技术路线及论文结构
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
1.3.3 论文结构
第2章 机载LiDAR系统及数据
2.1 机载LiDAR系统
2.1.1 机载LiDAR产品简述
2.1.2 机载LiDAR系统组成
2.1.3 机载LiDAR系统工作原理
2.1.4 机载LiDAR系统特性
2.2 LiDAR点云数据
2.2.1 LiDAR数据组成
2.2.2 LiDAR数据特点
2.2.3 LiDAR数据结构
第3章 研究区与实验数据
3.1 研究区概况
3.2 机载LiDAR数据
第4章 LIDAR数据预处理
4.1 噪声来源及分类
4.2 基于三维格网的机载LiDAR数据去噪算法
4.2.1 点云三维格网化
4.2.2 离散噪声点的判别
4.2.3 成簇噪声点的判别
4.3 实验与分析
第5章 建筑物点云提取
5.1 典型地物的点云分布特征
5.2 常见的滤波算法原理
5.2.1 基于地形坡度的滤波
5.2.2 数学形态学滤波
5.2.3 移动曲面拟合滤波
5.3 基于TIN三角网的高差偏度平衡滤波
5.3.1 计算高差
5.3.2 高差偏度平衡滤波
5.4 基于联通域检测的平面拟合阈值算法
5.5 实验与分析
5.5.1 实验数据及结果
5.5.2 精度分析
第6章 建筑物点云轮廓线提取及规则化
6.1 建筑物点云轮廓线提取
6.1.1 改进的Alpha-Shape算法
6.2 建筑物轮廓线规则化
6.2.1 建筑物轮廓线关键点检测
6.2.2 轮廓线规则化
6.3 实验与分析
6.3.1 实验数据及结果
6.3.2 精度分析
第7章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
导师、作者简介及攻读学位期间发表文章
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]高效计算网格壁面距离的KD树方法[J]. 郭中州,何志强,夏陈超,陈伟芳. 国防科技大学学报. 2017(04)
[2]基于强度与颜色信息的地面LiDAR点云联合分类方法[J]. 程效军,郭王,李泉,程小龙. 中国激光. 2017(10)
[3]大数据背景下混合层次包围盒碰撞检测算法的优化[J]. 李健,王明月,姚汝婧,曹春玲,胡雅婷. 吉林大学学报(理学版). 2017(03)
[4]双阈值Alpha Shapes算法提取点云建筑物轮廓研究[J]. 李云帆,谭德宝,高广,刘瑞. 长江科学院院报. 2016(11)
[5]基于DSM深度影像的机载LiDAR建筑物边界提取[J]. 陈光洲,岳东杰,许颖,郭珍珍. 勘察科学技术. 2016(01)
[6]多尺度点云噪声检测的密度分析法[J]. 朱俊锋,胡翔云,张祖勋,熊小东. 测绘学报. 2015(03)
[7]测绘人眼中的智慧城市——李德仁院士专访[J]. 牛汝辰,邓国臣. 测绘科学. 2015(01)
[8]关键点检测的复杂建筑物模型自动重建[J]. 李鹏程,邢帅,徐青,周杨,刘志青,张艳,耿迅. 遥感学报. 2014(06)
[9]一种四叉树与KD树结合的海量机载LiDAR数据组织管理方法[J]. 杨建思. 武汉大学学报(信息科学版). 2014(08)
[10]基于特征选择的双边滤波点云去噪算法[J]. 曹爽,岳建平,马文. 东南大学学报(自然科学版). 2013(S2)
博士论文
[1]机载激光雷达点云数据滤波算法的研究与应用[D]. 周晓明.解放军信息工程大学 2011
[2]机载激光雷达点云数据处理与建筑物三维重建[D]. 曾齐红.上海大学 2009
硕士论文
[1]树木遮挡下的机载Lidar点云建筑物轮廓提取[D]. 冯茂林.西南交通大学 2017
[2]基于机载LIDAR点云数据的建筑物边缘提取[D]. 魏磊.长安大学 2013
[3]基于LIDAR点云数据与影像融合的建筑物提取[D]. 潘中华.中国地质大学 2012
[4]计算几何的不规则三角网算法研究及在GIS中应用[D]. 姜宇涛.中国地质大学（北京） 2003
本文编号：3730625
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 LiDAR数据去噪的研究现状
1.2.2 机载LiDAR建筑物提取的研究现状
1.2.3 机载LiDAR建筑物轮廓线提取的研究现状
1.2.4 机载LiDAR建筑物轮廓线规则化的研究现状
1.3 研究内容、技术路线及论文结构
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
1.3.3 论文结构
第2章 机载LiDAR系统及数据
2.1 机载LiDAR系统
2.1.1 机载LiDAR产品简述
2.1.2 机载LiDAR系统组成
2.1.3 机载LiDAR系统工作原理
2.1.4 机载LiDAR系统特性
2.2 LiDAR点云数据
2.2.1 LiDAR数据组成
2.2.2 LiDAR数据特点
2.2.3 LiDAR数据结构
第3章 研究区与实验数据
3.1 研究区概况
3.2 机载LiDAR数据
第4章 LIDAR数据预处理
4.1 噪声来源及分类
4.2 基于三维格网的机载LiDAR数据去噪算法
4.2.1 点云三维格网化
4.2.2 离散噪声点的判别
4.2.3 成簇噪声点的判别
4.3 实验与分析
第5章 建筑物点云提取
5.1 典型地物的点云分布特征
5.2 常见的滤波算法原理
5.2.1 基于地形坡度的滤波
5.2.2 数学形态学滤波
5.2.3 移动曲面拟合滤波
5.3 基于TIN三角网的高差偏度平衡滤波
5.3.1 计算高差
5.3.2 高差偏度平衡滤波
5.4 基于联通域检测的平面拟合阈值算法
5.5 实验与分析
5.5.1 实验数据及结果
5.5.2 精度分析
第6章 建筑物点云轮廓线提取及规则化
6.1 建筑物点云轮廓线提取
6.1.1 改进的Alpha-Shape算法
6.2 建筑物轮廓线规则化
6.2.1 建筑物轮廓线关键点检测
6.2.2 轮廓线规则化
6.3 实验与分析
6.3.1 实验数据及结果
6.3.2 精度分析
第7章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
导师、作者简介及攻读学位期间发表文章
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]高效计算网格壁面距离的KD树方法[J]. 郭中州,何志强,夏陈超,陈伟芳. 国防科技大学学报. 2017(04)
[2]基于强度与颜色信息的地面LiDAR点云联合分类方法[J]. 程效军,郭王,李泉,程小龙. 中国激光. 2017(10)
[3]大数据背景下混合层次包围盒碰撞检测算法的优化[J]. 李健,王明月,姚汝婧,曹春玲,胡雅婷. 吉林大学学报(理学版). 2017(03)
[4]双阈值Alpha Shapes算法提取点云建筑物轮廓研究[J]. 李云帆,谭德宝,高广,刘瑞. 长江科学院院报. 2016(11)
[5]基于DSM深度影像的机载LiDAR建筑物边界提取[J]. 陈光洲,岳东杰,许颖,郭珍珍. 勘察科学技术. 2016(01)
[6]多尺度点云噪声检测的密度分析法[J]. 朱俊锋,胡翔云,张祖勋,熊小东. 测绘学报. 2015(03)
[7]测绘人眼中的智慧城市——李德仁院士专访[J]. 牛汝辰,邓国臣. 测绘科学. 2015(01)
[8]关键点检测的复杂建筑物模型自动重建[J]. 李鹏程,邢帅,徐青,周杨,刘志青,张艳,耿迅. 遥感学报. 2014(06)
[9]一种四叉树与KD树结合的海量机载LiDAR数据组织管理方法[J]. 杨建思. 武汉大学学报(信息科学版). 2014(08)
[10]基于特征选择的双边滤波点云去噪算法[J]. 曹爽,岳建平,马文. 东南大学学报(自然科学版). 2013(S2)
博士论文
[1]机载激光雷达点云数据滤波算法的研究与应用[D]. 周晓明.解放军信息工程大学 2011
[2]机载激光雷达点云数据处理与建筑物三维重建[D]. 曾齐红.上海大学 2009
硕士论文
[1]树木遮挡下的机载Lidar点云建筑物轮廓提取[D]. 冯茂林.西南交通大学 2017
[2]基于机载LIDAR点云数据的建筑物边缘提取[D]. 魏磊.长安大学 2013
[3]基于LIDAR点云数据与影像融合的建筑物提取[D]. 潘中华.中国地质大学 2012
[4]计算几何的不规则三角网算法研究及在GIS中应用[D]. 姜宇涛.中国地质大学（北京） 2003
本文编号：3730625
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