基于概率图模型的机载LiDAR点云数据分类

发布时间:2018-01-16 02:30

  本文关键词:基于概率图模型的机载LiDAR点云数据分类 出处:《中国地质大学(北京)》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


  更多相关文章: 激光点云 航空影像 分类 贝叶斯网络 马尔科夫随机场


【摘要】:由于机载LiDAR点云数据具有场景复杂、目标丰富、密度不均匀以及含有噪声等特点,使得现有三维场景目标提取识别方法自动化程度不高、识别准确率不高等特点。针对目前三维场景中目标识别率低的问题,本文在综合信息航空影像和机载点云数据各自特点的基础上,延伸了多源数据融合的思想,提出一种融合航空影像光谱信息辅助点云分类的贝叶斯网络模型,将三维场景分类为地面、低植被、高植被和建筑物四类。随着遥感技术的不断发展,诸多学者致力于将遥感技术应用于电力线监测中,其中机载LiDAR以其独特的优势,也被日渐广泛地应用于电力巡线中。针对目前电力线场景点云分类自动化程度低的问题,文中提出了一种基于随机森林后验概率的马尔科夫随机场模型,用于电力线场景的点云分类。本文在综合分析机载LiDAR点云数据特点及场景的情况下,对城区以及电力线巡线场景的LiDAR点云进行分类,主要研究内容如下:(1)对于城区的LiDAR点云数据,本文在分析点云数据特点和总结前人经验的基础上提取了用于描述点及其邻域形状特征的几何特征。对航空影像进行多尺度分割,并分析影像对象提取相应的光谱信息,将其赋予对应的点,以此辅助点云的分类。基于互信息理论分析提取的点云几何特征和影像对象特征之间的依赖关系,以此为基础构建最优的贝叶斯网络模型,用于描述点云分类特征向量的联合概率分布,实现点云数据的自动分类和信息提取。(2)对于电力线巡线场景的LiDAR点云,文中结合空间金字塔理论构建了多尺度视觉分类特征以此描述空间点及其邻域的几何形状信息;接着利用随机森林分类器描述观测数据的概率分布,然后基于马尔科夫随机场模型建立顾及上下文信息的先验概率,从而构建一个多标记能量函数;最后为了优化分类标签配置,利用多标记图割技术使构建的能量函数最小化。实验结果表明,通过将影像对象信息融合到点云分类过程中,能有效地改善各类地物的分类正确率,分类正确率能达到90%以上;基于MRF模型的优化,通过考虑空间关系来优化分类结果。与其他传统分类器而言,本文提出的贝叶斯网络模型和MRF模型在大多数数据上要优于其他常规分类器。
[Abstract]:Because the airborne LiDAR point cloud data have the characteristics of complex scene, rich target, uneven density and noise, so the existing 3D scene target extraction and recognition methods are not high degree of automation. The recognition accuracy is not high. Aiming at the problem of low target recognition rate in 3D scene, this paper extends the idea of multi-source data fusion on the basis of synthesizing the characteristics of information aerial image and airborne point cloud data. This paper presents a Bayesian network model which integrates spectral information of airborne image to assist point cloud classification. The 3D scene is classified into four categories: ground, low vegetation, high vegetation and buildings. With the development of remote sensing technology, the classification of 3D scene can be divided into four categories: ground, low vegetation, high vegetation and buildings. Many scholars are committed to the application of remote sensing technology in power line monitoring, in which airborne LiDAR has its unique advantages. In order to solve the problem of low automation degree of power line scene point cloud classification, a Markov random field model based on the posteriori probability of stochastic forest is proposed in this paper. Point cloud classification for power line scene. This paper classifies the LiDAR point cloud of urban area and power line patrol scene by synthetically analyzing the characteristics and scene of airborne LiDAR point cloud data. The main research contents are as follows: (1) for the urban LiDAR point cloud data. In this paper, based on the analysis of point cloud data and previous experience, the geometric features used to describe points and their neighboring shape features are extracted, and multi-scale segmentation of aerial images is carried out. The image objects are analyzed to extract the corresponding spectral information, and the corresponding points are assigned to assist the classification of point clouds. Based on the mutual information theory, the dependence between the extracted point cloud geometric features and the image object features is analyzed. On this basis, an optimal Bayesian network model is constructed to describe the joint probability distribution of the feature vectors of point cloud classification. Realize the automatic classification of point cloud data and information extraction. 2) for the power line survey scene LiDAR point cloud. In this paper, the multi-scale visual classification features are constructed based on the spatial pyramid theory to describe the geometric shape information of spatial points and their neighbors. Then the random forest classifier is used to describe the probability distribution of observed data, and then a priori probability with context information is established based on Markov random field model, and a multi-marker energy function is constructed. Finally, in order to optimize the collocation of classification labels, the energy function is minimized by using multi-label graph cutting technique. The experimental results show that the image object information is fused into the point cloud classification process. It can effectively improve the classification accuracy of all kinds of ground objects, and the classification accuracy rate can reach more than 90%. Based on the optimization of MRF model, the classification results are optimized by considering the spatial relationship. The Bayesian network model and the MRF model proposed in this paper are superior to other conventional classifiers in most data.
【学位授予单位】:中国地质大学(北京)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:P23

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 郑德华;;点云数据直接缩减方法及缩减效果研究[J];测绘工程;2006年04期

2 喜文飞;史正涛;;一种新的点云数据组合精简算法研究[J];科技通报;2014年03期

3 刘志军;;基于三坐标测量机的点云数据测量规划研究[J];黑龙江科技信息;2008年20期

4 张会霞;;基于八叉树的点云数据的组织与可视化[J];太原师范学院学报(自然科学版);2011年03期

5 方源敏;夏永华;陈杰;宋炜炜;杨永明;左小清;;基于改进的角度偏差法的采空区点云数据精简[J];地球科学与环境学报;2012年02期

6 徐伟恒;冯仲科;苏志芳;胥辉;焦有权;邓欧;;一种基于三维激光点云数据的单木树冠投影面积和树冠体积自动提取算法[J];光谱学与光谱分析;2014年02期

7 靳克强;龚志辉;汤志强;张斌;袁辉;;机载激光雷达点云数据质量评价体系分析与探讨[J];测绘与空间地理信息;2012年04期

8 刘亚文;庞世燕;左志奇;;蚁群算法的建筑立面点云数据提取[J];武汉大学学报(信息科学版);2012年11期

9 喜文飞;方源敏;李帅;李健;;一种新的激光点云数据精简方法[J];测绘工程;2012年04期

10 何丽;李嘉;郑德华;;基于栅格的点云数据的边界探测方法[J];测绘工程;2013年03期

相关会议论文 前10条

1 闫龙;;摄影测量点云数据精简研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年

2 吴美金;;基于薄壁构件的点云数据提取[A];全国射线数字成像与CT新技术研讨会论文集[C];2009年

3 段文国;张爱武;蔡广杰;;基于VTK的点云数据绘制研究与实现[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年

4 宋碧波;卢小平;卢遥;;基于点云数据的建筑物三维重建[A];第二届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2010年

5 张伟忠;张顺海;于德敏;;点云数据与建模软件的接口设计[A];全国第13届计算机辅助设计与图形学(CAD/CG)学术会议论文集[C];2004年

6 吕琼琼;杨晓晖;杨唐文;韩建达;庄严;;激光雷达点云数据的三维建模技术[A];2009年中国智能自动化会议论文集(第二分册)[C];2009年

7 刘佳;张爱武;杨丽萍;;室内场景激光点云数据的三维建模[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年

8 隋立春;张熠斌;赵旦;;基于MicroStation的机载LiDAR点云数据分类处理软件[A];第二届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2010年

9 黄承亮;吴侃;刘虎;;基于三维TIN的格网化点云数据特征提取[A];数字测绘与GIS技术应用研讨交流会论文集[C];2008年

10 杨铭;陈建峰;;基于CUDA的海量点云数据kNN查询算法[A];第四届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2012年

相关博士学位论文 前10条

1 赵江洪;古建筑散乱点云基准面的提取与拟合[D];武汉大学;2012年

2 谷晓英;三维重建中点云数据处理关键技术研究[D];燕山大学;2015年

3 胡峰俊;三维离散点云数据的预处理和配准技术研究[D];浙江工业大学;2015年

4 董秀军;三维空间影像技术在地质工程中的综合应用研究[D];成都理工大学;2015年

5 李晓捷;基于深度相机的三维人体重建及在服装展示方面的技术研究[D];天津工业大学;2016年

6 张坤;基于三维激光扫描的点云数据逆向重建算法研究[D];燕山大学;2016年

7 王岩;阵列激光三维成像点云数据配准技术研究[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2016年

8 金娟凤;基于特征距离的腰腹臀部体型分析与个性化女裤样板生成[D];浙江理工大学;2017年

9 石宏斌;地面激光点云模型自动构建方法研究[D];武汉大学;2014年

10 张学昌;基于点云数据的复杂型面数字化检测关键技术研究及其系统开发[D];上海交通大学;2006年

相关硕士学位论文 前10条

1 张磊;大型钢结构建筑安装质量检测与变形监测软件系统设计与实现[D];北京建筑大学;2015年

2 饶杰;基于激光点云数据的建筑物快速三维建模[D];中国地质大学(北京);2015年

3 李俊宝;TLS在古建筑物测绘及建模中的应用研究[D];长安大学;2015年

4 谢金坤;基于事故车辆车身变形的碰撞速度研究[D];长安大学;2015年

5 顾品荧;基于点云数据的基本款女西装样板生成系统研究[D];苏州大学;2015年

6 李国瑞;车载LiDAR点云中的车辆自动检测技术[D];长安大学;2015年

7 江静;建筑物LiDAR点云数据特征检测及配准关键技术研究[D];集美大学;2015年

8 梁子瑜;基于TLS点云数据的林分调查因子测定及收获估计[D];南京林业大学;2015年

9 喻W毶,

本文编号:1431174


资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/benkebiyelunwen/1431174.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户e2164***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com