文献类型：期刊文章

作　　者：伍阳[1] 王丽妍[2] 胡春霞[2] 程亮[3]

Wu Yang;Wang Liyan;Hu Chunxia;Cheng Liang(The 28th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation,Nanjing 210007,China;Nanjing Institute of Surveying Mapping&Geotechnical Investigation.Co.Ltd.,Nanjing 210019,China;Jiangsu Provincial Key Laboratory of Geographic Information Science and Technology,Nanjing University,Nanjing 210023,China)

机构地区：[1]中国电子科技集团公司第二十八研究所,南京210007 [2]南京市测绘勘察研究院股份有限公司,南京210019 [3]南京大学江苏省地理信息技术重点实验室,南京210023

出　　处：《中国图象图形学报》

基　　金：国家自然科学基金项目(41622109);南京市测绘勘察研究院股份有限公司科研项目(2019RD09)。

年　　份：2021

卷　　号：26

期　　号：4

起止页码：910-923

语　　种：中文

收录情况：BDHX、BDHX2020、CSCD、CSCD2021_2022、IC、JST、RCCSE、ZGKJHX、核心刊

摘　　要：目的机载激光雷达(light detection and ranging,LiDAR)能够快速获取建筑物表面的3维点云,为提取建筑物轮廓提供重要的数据支撑,但由于激光脚点的随机性和点云自身的离散性,常规固定半径Alpha Shapes(A-Shapes)算法难以兼顾轮廓提取的精细度和完整度,且在点数量较大情况下计算效率较低。因此,提出一种基于网格的可变半径Alpha Shapes方法用于提取机载LiDAR点云建筑物轮廓。方法对3维点云进行投影降维,对投影后2维离散点的范围构建规则格网,接着根据网格内点云填充情况筛选出边界网格,计算边界网格的平滑度并加权不同的滚动圆半径,再以边界网格为中心生成3×3邻域网格检测窗口,利用滚动圆原理提取窗口内点集的边界点,迭代检测直到所有边界网格遍历完成,最后获取点云的完整轮廓。结果在精度评价实验中,与固定半径A-Shapes方法和可变半径Alpha Shapes(variable radius Alpha Shapes, VA-Shapes)方法相比,若建筑物以直线特征为主且边缘点云参差不齐,则本文方法的提取效果不理想;若建筑物含有较多拐角特征,则本文方法的提取效果较好。在效率评价实验中,与A-Shapes方法、VA-Shapse方法以及包裹圆方法相比,若点云数据量较小,则4种方法的耗时差距不大;若数据量较大,则本文方法和包裹圆方法的耗时远小于固定半径A-Shapes方法。实验结果表明,本文提出的轮廓提取方法适用于多种形状的建筑物点云。从轮廓完整性、几何精度以及计算效率等几方面综合考虑,本文方法提取建筑物点云轮廓效果较好。结论本文提出的基于网格的可变半径Alpha Shapes建筑物点云轮廓提取方法结合了网格划分和滚动圆检测的优点,能够有效提取机载LiDAR建筑物点云顶部轮廓,具有较高的提取效率和良好的鲁棒性,提取的轮廓精度较高。

关 键 词：机载激光雷达(LiDAR)  点云 建筑物轮廓  Alpha Shapes算法  网格

分 类 号：P237]