标记点过程在LIDAR点云树冠目标提取中的应用

发布时间：2017-07-08 07:10

  本文关键词：标记点过程在LIDAR点云树冠目标提取中的应用

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【摘要】：机载LIDAR(Light Detection and Ranging,简称LIDAR)是一种新型的快速测量系统,综合应用了激光测距仪、IMU、GPS等多项测绘技术。机载LIDAR技术具有数据采集速度快、数据处理周期短、高精度、高密度等优点,它的出现为直接、快速采集三维空间数据提供了一种全新的技术手段,被广泛的应用在数字城市建设、地形测绘、植被检测以及地质灾害监测等领域。在数字化城市的建设中,城市表面的信息提取尤为重要。机载LIDAR系统可以获取城市的表面信息,只有从这些已经获取的表面信息中,准确的将建筑物、树木、道路等不同的目标提取出来,才能准确的进行3D城市的建立。近年来,国内外对基于机载LIDAR数据中的树木提取进行了广泛的研究,但大部分是针对森林区域,对城市区域提取树木的研究比较少。在城市建模中,树木是不可或缺的一部分,因此,研究城区LIDAR点云数据的树木提取很有意义。本文采用的是标记点过程的方法,直接从点云数据中提取树冠目标,该方法是一种基于目标的统计学方法。本文的主要研究内容如下:1、介绍了本文的研究背景和意义,针对LIDAR点云数据中树木的提取,回顾了相关的研究现状。2、对机载LIDAR技术中所涉及到的理论知识,作了详细的论述,包括其系统的组成、主要的应用领域以及相关技术的对比等。3、简要叙述了点过程和标记点过程的相关理论,根据树冠在LIDAR点云数据中的结构特征,建立了与其相对应的Gibbs能量模型,将目标与能量模型函数对应,使得能够准确的提取出目标。4、针对Gibbs能量模型,采用可逆跳转马尔科夫蒙特卡洛算法(RJMCMC)和模拟退火算法相结合的方法,构建出适合以椭圆作为几何标记模型的Green比计算公式,以求得全局最优解。5、介绍了本文中所采用的实验数据来源,将点云数据生成点云特征图像,最后根据本文提出的算法提取出树冠目标。
【关键词】：机载LIDAR 提取树冠目标 标记点过程 Gibbs能量
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S718.4;P237
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 本文研究内容12
• 1.4 论文的组织结构12-14
• 第二章 机载激光雷达技术14-23
• 2.1 机载激光雷达系统组成14-15
• 2.2 激光雷达点云数据及其特点15-16
• 2.3 机载激光雷达数据处理流程16-18
• 2.4 机载激光扫描系统的应用18-19
• 2.5 机载激光扫描技术与同类技术的比较19-23
• 2.5.1 机载激光扫描技术与航空摄影测量技术的比较19-21
• 2.5.2 机载激光扫描技术与INSAR技术的比较21-23
• 第三章 标记点过程的基本理论23-31
• 3.1 点过程理论23-24
• 3.2 泊松点过程24
• 3.3 标记点过程24-27
• 3.4 Gibbs能量模型27-31
• 3.4.1 数据一致性因子27-29
• 3.4.2 先验约束因子29-31
• 第四章 标记点过程模拟方法31-42
• 4.1 蒙特卡洛算法（MC）31-32
• 4.2 马尔科夫蒙特卡洛算法（MCMC）32-33
• 4.3 可逆跳转马尔科夫蒙特卡洛算法（RJMCMC）33-40
• 4.3.1 均匀生灭转移核34-35
• 4.3.2 非跳跃变换转移核35-38
• 4.3.3 分裂合并转移核38-40
• 4.4 模拟退火算法40-42
• 第五章 树冠目标提取实验结果42-51
• 5.1 实验数据42-44
• 5.2 点云特征图像的生成44-48
• 5.2.1 确定权值45-46
• 5.2.2 计算每个格网特征值46
• 5.2.3 算法的参数设置46-47
• 5.2.4 点云特征图像的生成结果47-48
• 5.3 树冠目标提取结果48-51
• 5.3.1 目标提取流程48
• 5.3.2 目标提取算法具体描述48-49
• 5.3.3 目标提取结果49-51
• 结论与展望51-53
• 参考文献53-55
• 致谢55

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2 曹开法;赵博;方欣;汪少林;王敏;胡顺星;;Fluorescence lidar for remote monitoring of plant[J];Chinese Optics Letters;2010年02期

3 赵培涛;张寅超;李伟;胡顺星;曹开法;汪少林;胡欢陵;;Convenient method for calibrating system constant of scanning water vapor Raman lidar[J];Chinese Optics Letters;2010年06期

4 ;Sodium fluorescence Doppler lidar to measure atmospheric temperature in the mesopause region[J];Chinese Science Bulletin;2011年Z1期

5 赵新华;陈富强;;机载LIDAR技术在高难度大比例尺数字测图中的优势[J];科技信息;2012年08期

6 郭际元;韩程帅;陈奇;;LIDAR技术在内陆水系监测管理中应用综述[J];环境科学与技术;2012年12期

7 郭向前;郝伟涛;李响;;基于机载LIDAR技术的研究及其展望[J];测绘与空间地理信息;2013年02期

8 陈富强;;机载LIDAR技术的优势及应用前景研究[J];北京测绘;2013年02期

9 ;Building Extraction from LIDAR Based Semantic Analysis[J];Geo-Spatial Information Science;2006年04期

10 陈松尧;程新文;;机载LIDAR系统原理及应用综述[J];测绘工程;2007年01期

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1 方芳;;机载LIDAR技术现状及发展方向[A];2009全国测绘科技信息交流会暨首届测绘博客征文颁奖论文集[C];2009年

2 黄朝华;鲍艳;黄斌;;基于LIDAR技术的电力机载巡线测量系统[A];2007'全国测绘科技信息交流会暨信息网成立30周年庆典论文集[C];2007年

3 尹太举;张昌民;罗喻洁;程钊;;LIDAR技术及其在露头研究中的应用[A];中国矿物岩石地球化学学会第14届学术年会论文摘要专辑[C];2013年

4 王宇晗;;机载LIDAR数据的采集处理及应用[A];2009全国测绘科技信息交流会暨首届测绘博客征文颁奖论文集[C];2009年

5 王保国;苏小霞;;LIDAR技术在地理国情监测中的应用[A];第十四届华东六省一市测绘学会学术交流会论文集[C];2012年

6 窦爱霞;王晓青;袁小祥;;基于机载LIDAR的建筑物震害自动识别方法[A];中国地震学会空间对地观测专业委员会2012年学术研讨会论文摘要集[C];2012年

7 冯琰;郭容寰;程远达;;基于机载LIDAR技术快速建立三维城市模型研究[A];华东地区第十次测绘学术交流大会论文集[C];2007年

8 史照良;;基于LIDAR的滩涂/海岛礁DEM测绘关键技术研究[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年

9 郭亚仁;曹文胜;;浅谈LIDAR技术在地形图生产中的几点体会[A];2007'全国测绘科技信息交流会暨信息网成立30周年庆典论文集[C];2007年

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1 富志鹏;基于LIDAR的高速公路测设技术应用研究[D];长安大学;2011年

2 袁枫;机载LIDAR数据处理与土地利用分类研究[D];中国矿业大学;2010年

3 王刃;机载LIDAR数据滤波与建筑物提取技术研究[D];解放军信息工程大学;2008年

4 郑毅;LIDAR数据的城区建筑物提取技术研究[D];华中科技大学;2011年

5 张志超;融合机载与地面LIDAR数据的建筑物三维重建研究[D];武汉大学;2010年

6 刘清旺;机载激光雷达森林参数估测方法研究[D];中国林业科学研究院;2009年

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2 杜俊;地面LiDAR与高光谱数据配准及在单木结构参数提取中的应用[D];电子科技大学;2015年

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9 刘磊;机载LIDAR系统误差分析与检校方法研究[D];山东科技大学;2011年

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本文编号：533473