城市区域机载LiDAR与可见光数据配准研究

发布时间：2017-07-01 05:16

  本文关键词：城市区域机载LiDAR与可见光数据配准研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：城市中有大量的人造建筑物,而建筑物的三维轮廓、构成材质、表面色彩都有很大随机性,单一遥感测量数据难以实现对城市地物的准确分类和识别。激光雷达能够获取高精度的三维数据,是目前城市三维信息采集的主要手段。将机载Li DAR点云与可见光图像融合,使之既有三维结构又有纹理色彩,必将提高城市地物分类、目标识别、三维重建等工作的时效性和准确性。异源数据融合的首要任务是数据间的配准。为此,本文贴近实际应用,以公开的城市实测数据为基础,以机载Li DAR四维点云数据与高分辨率可见光图像配准为主要内容,对以下几方面内容展开研究:1.原始点云数据的预处理研究。将离散不规则的原始点云规则网格化为高程网格和强度网格。针对城市图像特点,提出一种道路点强度区间的提取方法和一种自适应坡度区域生长的点云地面提取方法。提取结果进行迭代插值后,得到了较理想的DEM和DSM数据,为建筑物和道路提取打下基础。2.针对城市道路的结构特点,提出一种基于道路Hough参数的异源图像粗配准方法。包括配准基元定义、四维配准参数寻优和基于同源数据关联性的配准结果校验。该方法可以在较低分辨率下提取Hough参数进行配准,并得到较好的处理结果,对大数据的航空测量图像有较好的适用性。3.设计了一种基于建筑物面特征的异源图像配准方法。应用点云数据和可见光图像进行建筑物面特征的提取。通过采样和加权将面转化为特征点,迭代计算加权后点间最小距离,从而达到配准的目的。该方法对于局部轮廓相同的面特征,依然能够得到比较好的配准结果。
【关键词】：机载LiDAR 点云滤波 区域生长 Hough参数配准 建筑物提取 面特征配准
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN957.52
【目录】：

• 摘要9-10
• ABSTRACT10-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 引言11-12
• 1.2 机载LiDAR与航空摄影12-16
• 1.2.1 机载LiDAR12-15
• 1.2.2 航空摄影15-16
• 1.3 LiDAR点云的滤波方法16-17
• 1.4 机载LiDAR点云与可见光图像的配准17-19
• 1.5 实验数据及运行环境19
• 1.6 本文研究内容和结构安排19-21
• 第二章 点云数据的预处理及地面提取21-39
• 2.1 粗差点去除21-23
• 2.1.1 粗差点介绍21-22
• 2.1.2 粗差点的去除22-23
• 2.2 点云数据的规则网格化23-29
• 2.2.1 点云数据组织结构23-24
• 2.2.2 规则网格化24
• 2.2.3 四维点云数据的规则网格化处理24-29
• 2.3 基于自适应坡度区域生长法的地面提取29-36
• 2.3.1 本文算法概述29-31
• 2.3.2 种子点的选取31-33
• 2.3.3 自适应坡度生长准则33-34
• 2.3.4 迭代邻近最小值DEM插值34-36
• 2.4 实验结果36-38
• 2.5 本章小结38-39
• 第三章 LiDAR强度数据与可见光图像的粗配准39-60
• 3.1 图像配准概述39-41
• 3.1.1 二维图像配准原理39-40
• 3.1.2 二维图像配准方法40-41
• 3.1.3 图像配准的基本问题41
• 3.2 基于强度信息的城市道路直线参数提取41-44
• 3.2.1 LiDAR数据中道路点的提取41-42
• 3.2.2 基于结构特征的LiDAR道路强度分布区间提取42-43
• 3.2.3 数学形态学方法43
• 3.2.4 传统二维空间Hough变换直线提取43-44
• 3.2.5 道路直线特征提取结果44
• 3.3 基于道路Hough直线参数的图像配准算法44-50
• 3.3.1 本文方法配准基元的定义45-48
• 3.3.2 本文方法相似性测度及最优配准参数的求解48-50
• 3.4 基于同源数据关联的异源数据配准50-54
• 3.4.1 基于SIFT算法的可见光图像拼接51-52
• 3.4.2 基于同源图像关联性的配准结果校验52-54
• 3.5 实验结果54-59
• 3.6 本章小结59-60
• 第四章 激光与可见光数据建筑物提取及配准60-78
• 4.1 基于点云高程和强度信息聚类分割的建筑物提取60-66
• 4.1.1 nDSM图生成61-62
• 4.1.2 基于高程和强度信息的聚类分割62-63
• 4.1.3 小面积和非正规区块去除63-64
• 4.1.4 基于高程和强度矩阵梯度约束的建筑物提取64-66
• 4.1.5 建筑边缘修补66
• 4.2 基于建筑物面特征的精确配准算法66-77
• 4.2.1 可见光图像建筑物面特征提取67-68
• 4.2.2 面特征分级采样68-69
• 4.2.3 基于面特征加权采样的点间最小距离的相似性测度69-70
• 4.2.4 基于本文相似性测度的配准算法70-72
• 4.2.5 实验结果72-77
• 4.3 本章小结77-78
• 第五章 总结和展望78-80
• 5.1 论文工作总结78
• 5.2 未来工作展望78-80
• 致谢80-81
• 参考文献81-84
• 作者在学期间取得的学术成果84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 郭莉莉;陈忠;张宁新;谢庭;;改进的Lidar数据桥梁提取算法研究[J];计算机工程与设计;2014年06期

  本文关键词：城市区域机载LiDAR与可见光数据配准研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：504703