林地TLS点云数据自动配准算法研究
发布时间：2021-01-10 15:01
地基激光雷达（Terrestrial Laser Scanning,TLS）已经被广泛应用于林业资源调查中,能够实现样地内林木三维结构参数的高精度自动提取,并为大尺度遥感技术如机载激光雷达（Airborne Laser Scanning,ALS）提供大量高精度的地面验证数据。TLS的工作方式分为单测站和多测站,相比较而言,多测站工作方式能够获取样地场景更完整的信息,无论是单木识别率还是林木结构参数提取精度都优于单测站,因此多测站的工作方式在样地调查中应用的更为广泛。已有的TLS点云数据自动配准算法多基于线和面,无法直接应用到林地场景,而传统的人工设置标靶辅助点云数据进行配准的方法工作效率较低。针对已有的TLS点云数据自动配准算法不适用于林地场景的问题,本文提出了一种不需要任何辅助工具的林地TLS点云数据自动配准算法。主要研究内容与实验结果如下:（1）针对目前的地面点滤波算法在林分ALS点云数据中应用较好但不适用于林地TLS点云数据的问题,本文提出一种基于八叉树的地面点滤波算法。实验结果表明,该算法充分利用构建八叉树过程体元尺度依次减半的特点,只需设置地面点的分辨率即可实现地面点的全自动...
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：49 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－２样地图片??Ｆｉｇ．２－２?Ｆｉｇｕｒｅｓ?ｏｆ?ｓａｍｐｌｅ?ｐｌｏｔ??－６－??
而后对点云数据进行处理并得到相应的测绘产品，提高了工作效率，同时也拓宽??了测绘技术的应用领域。??三维激光扫描仪是借助扫描技术来测量目标尺寸及形状的一种仪器（如图２－３所??示），在其内部有一个稳定且精度很高的旋转马达，当激光光束射到由马达所带动的两??个同步的多面棱体上时会反射而形成扫描光束［６４］。由于多面棱体位于扫描透镜的前焦面??上并均匀旋转，使得激光束相对反射镜而言其入射角连续的改变，因而反射角也在连续??的变化，再经过扫描透镜的作用而形成一束束由上而下平行且连续的扫描线。激光扫描??系统工作时这些扫描激光束便被射向目标物体，被反射或散射回的信号由接收器接收并??且把光信号转换为电信号，再经计算单元计算并存储。??身：：丨??图２－３天宝ＴＸ８??Ｆｉｇ．２－３?Ｔｒｉｍｂｌｅ?ＴＸ８??激光测距系统的测距思路就是通过记录激光束在空气中传播的时间来计算扫描仪??到目标物体的距离。测定时间的方式也分为３种：直接测定脉冲激光的传播时间；通过??测定发射的连续脉冲的相位差来确定时间；通过光学三角网法测定时间［６５］。ＴＬＳ的原始??数据有：两个用来反射脉冲激光束的多面棱体的角度值，即水平方向值和天顶距值，测??距系统计算得到的仪器到测点的距离。采集到的数据经过仪器内部坐标系统处理后便可??得到激光点的三维坐标，进而生成点云数据。ＴＬＳ技术经过几十年的发展，技术水平已??经有了非常高的提升
－福＇??图２－４原始数据：（ａ）主视图；（ｂ）俯视图??Ｆｉｇ．２－４?Ｔｈｅ?ｏｒｉｇｉｎａｌ?ｐｏｉｎｔ?ｃｌｏｕｄ?ｄａｔａ：?（ａ）?ｆｒｏｎｔ?ｖｉｅｗ；?（ｂ）?ｖｅｒｔｉｃａｌ?ｖｉｅｗ??图２－５裁剪数据：（ａ）主视图；（ｂ）俯视图??Ｆｉｇ．２－５?Ｔｈｅ?ｃｕｔ?ｄａｔａ：?（ａ）?ｆｒｏｎｔ?ｖｉｅｗ；?（ｂ）?ｖｅｒｔｉｃａｌ?ｖｉｅｗ??林地点云数据数据量巨大，直接对原始数据进行处理时数据运算量太大，因此需要??对点云数据进行下采样，即在不影响后续的林木结构参数提取的前提下减小数据计算??量。样地单测站点云数据中点云密度差别较大，点云密度激光点着距扫描仪距离的增大??而减小，而下采样过程可以使得样地不同位置的点云数据密度变得更均勻。本研究利用??ＣｌｏｕｄＣｏｍｐａｒｅ软件中的下采样模块对点云数据进行抽稀，下采样过程设置点云数据之??间的最小距离为０．０１ｍ，即每个激光点周围０．０１ｍ范围内只保留一个激光点。??三维激光扫描仪在林地中获取点云数据时，由于受电磁波衍射特性、被测物体表面??性质变化、视线遮挡、障碍物等的影响
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于TIN的LiDAR点云滤波算法[J]. 岳桂昌,周玉娟. 河南科技. 2016(19)
[2]地基激光雷达的玉兰林冠层叶面积密度反演[J]. 王洪蜀,李世华,郭加伟,梁祖琴. 遥感学报. 2016(04)
[3]星载LiDAR与HJ-1A/HSI高光谱数据联合估测区域森林冠层高度[J]. 邱赛,邢艳秋,田静,丁建华. 林业科学. 2016(05)
[4]基于地基激光雷达的亚热带森林单木胸径与树高提取[J]. 刘鲁霞,庞勇,李增元. 林业科学. 2016(02)
[5]多视角林地地面激光点云自动化配准[J]. 林良彬,杨必胜,代文霞,董震. 测绘地理信息. 2015(06)
[6]基于地面Lidar的树冠体积和表面积测量方法研究[J]. 谢鸿宇,赵耀龙,杨木壮,李长辉,李展聪,宋爽,邓洁茹. 中南林业科技大学学报. 2015(04)
[7]激光跟踪仪测角误差补偿[J]. 卢荣胜,李万红,劳达宝,周维虎,丁功明. 光学精密工程. 2014(09)
[8]机载激光雷达和地基激光雷达林业应用现状[J]. 刘鲁霞,庞勇. 世界林业研究. 2014(01)
[9]地基激光雷达在森林参数反演中的应用[J]. 李丹,庞勇,岳彩荣. 世界林业研究. 2012(06)
[10]基于TLS数据的单木胸径和树高提取研究[J]. 李丹,庞勇,岳彩荣,赵旦,徐光彩. 北京林业大学学报. 2012(04)
博士论文
[1]基于地面激光扫描点云数据的三维重建方法研究[D]. 赵煦.武汉大学 2010
硕士论文
[1]激光测距研究与设计[D]. 耿捷.北方工业大学 2016
[2]基于规则格网DEM的等高线自动提取技术研究[D]. 赵洪伟.吉林大学 2011
[3]机载LIDAR数据滤波方法研究[D]. 曹红新.西南交通大学 2011
[4]数字高程模型TIN和等高线建模[D]. 黄晶晶.中南大学 2007
本文编号：2968911
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：49 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－２样地图片??Ｆｉｇ．２－２?Ｆｉｇｕｒｅｓ?ｏｆ?ｓａｍｐｌｅ?ｐｌｏｔ??－６－??
而后对点云数据进行处理并得到相应的测绘产品，提高了工作效率，同时也拓宽??了测绘技术的应用领域。??三维激光扫描仪是借助扫描技术来测量目标尺寸及形状的一种仪器（如图２－３所??示），在其内部有一个稳定且精度很高的旋转马达，当激光光束射到由马达所带动的两??个同步的多面棱体上时会反射而形成扫描光束［６４］。由于多面棱体位于扫描透镜的前焦面??上并均匀旋转，使得激光束相对反射镜而言其入射角连续的改变，因而反射角也在连续??的变化，再经过扫描透镜的作用而形成一束束由上而下平行且连续的扫描线。激光扫描??系统工作时这些扫描激光束便被射向目标物体，被反射或散射回的信号由接收器接收并??且把光信号转换为电信号，再经计算单元计算并存储。??身：：丨??图２－３天宝ＴＸ８??Ｆｉｇ．２－３?Ｔｒｉｍｂｌｅ?ＴＸ８??激光测距系统的测距思路就是通过记录激光束在空气中传播的时间来计算扫描仪??到目标物体的距离。测定时间的方式也分为３种：直接测定脉冲激光的传播时间；通过??测定发射的连续脉冲的相位差来确定时间；通过光学三角网法测定时间［６５］。ＴＬＳ的原始??数据有：两个用来反射脉冲激光束的多面棱体的角度值，即水平方向值和天顶距值，测??距系统计算得到的仪器到测点的距离。采集到的数据经过仪器内部坐标系统处理后便可??得到激光点的三维坐标，进而生成点云数据。ＴＬＳ技术经过几十年的发展，技术水平已??经有了非常高的提升
－福＇??图２－４原始数据：（ａ）主视图；（ｂ）俯视图??Ｆｉｇ．２－４?Ｔｈｅ?ｏｒｉｇｉｎａｌ?ｐｏｉｎｔ?ｃｌｏｕｄ?ｄａｔａ：?（ａ）?ｆｒｏｎｔ?ｖｉｅｗ；?（ｂ）?ｖｅｒｔｉｃａｌ?ｖｉｅｗ??图２－５裁剪数据：（ａ）主视图；（ｂ）俯视图??Ｆｉｇ．２－５?Ｔｈｅ?ｃｕｔ?ｄａｔａ：?（ａ）?ｆｒｏｎｔ?ｖｉｅｗ；?（ｂ）?ｖｅｒｔｉｃａｌ?ｖｉｅｗ??林地点云数据数据量巨大，直接对原始数据进行处理时数据运算量太大，因此需要??对点云数据进行下采样，即在不影响后续的林木结构参数提取的前提下减小数据计算??量。样地单测站点云数据中点云密度差别较大，点云密度激光点着距扫描仪距离的增大??而减小，而下采样过程可以使得样地不同位置的点云数据密度变得更均勻。本研究利用??ＣｌｏｕｄＣｏｍｐａｒｅ软件中的下采样模块对点云数据进行抽稀，下采样过程设置点云数据之??间的最小距离为０．０１ｍ，即每个激光点周围０．０１ｍ范围内只保留一个激光点。??三维激光扫描仪在林地中获取点云数据时，由于受电磁波衍射特性、被测物体表面??性质变化、视线遮挡、障碍物等的影响
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于TIN的LiDAR点云滤波算法[J]. 岳桂昌,周玉娟. 河南科技. 2016(19)
[2]地基激光雷达的玉兰林冠层叶面积密度反演[J]. 王洪蜀,李世华,郭加伟,梁祖琴. 遥感学报. 2016(04)
[3]星载LiDAR与HJ-1A/HSI高光谱数据联合估测区域森林冠层高度[J]. 邱赛,邢艳秋,田静,丁建华. 林业科学. 2016(05)
[4]基于地基激光雷达的亚热带森林单木胸径与树高提取[J]. 刘鲁霞,庞勇,李增元. 林业科学. 2016(02)
[5]多视角林地地面激光点云自动化配准[J]. 林良彬,杨必胜,代文霞,董震. 测绘地理信息. 2015(06)
[6]基于地面Lidar的树冠体积和表面积测量方法研究[J]. 谢鸿宇,赵耀龙,杨木壮,李长辉,李展聪,宋爽,邓洁茹. 中南林业科技大学学报. 2015(04)
[7]激光跟踪仪测角误差补偿[J]. 卢荣胜,李万红,劳达宝,周维虎,丁功明. 光学精密工程. 2014(09)
[8]机载激光雷达和地基激光雷达林业应用现状[J]. 刘鲁霞,庞勇. 世界林业研究. 2014(01)
[9]地基激光雷达在森林参数反演中的应用[J]. 李丹,庞勇,岳彩荣. 世界林业研究. 2012(06)
[10]基于TLS数据的单木胸径和树高提取研究[J]. 李丹,庞勇,岳彩荣,赵旦,徐光彩. 北京林业大学学报. 2012(04)
博士论文
[1]基于地面激光扫描点云数据的三维重建方法研究[D]. 赵煦.武汉大学 2010
硕士论文
[1]激光测距研究与设计[D]. 耿捷.北方工业大学 2016
[2]基于规则格网DEM的等高线自动提取技术研究[D]. 赵洪伟.吉林大学 2011
[3]机载LIDAR数据滤波方法研究[D]. 曹红新.西南交通大学 2011
[4]数字高程模型TIN和等高线建模[D]. 黄晶晶.中南大学 2007
本文编号：2968911
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