机载lidar建筑物点云中非建筑物点剔除研究

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1、机载Lidar建筑物点云中非建筑物点剔除研究摘要：激光雷达建筑物点云处理过程中往往会混入非建筑物点。本文将点云数据与数字线划图融合，进行粗提取建筑物点。然后借助大平面检索、去噪声、连通区域分析等分割技术完成预处理，选出小平面。这些小平面建筑物点、地面点和植被点等。再运用平整度将地面点和植被点小平面剔除。Abstract:DuringtheprocessingofLidarpointscloudofbuildings,non-buildingpointsusuallyinterfused.Thisarticlefusedpointclo

2、uddatawithdigitallinetoextractthebuildingpointsroughly.Andthenwiththehelpofsegmentation，suchasbigplanesdetection,connectedcomponentanalysis,smallplanescanbeachievedwhicharebuildingpoints，groundpointsandvegetationpoints.Atlastthisarticleusesflatnesstorejectnon-buildingpo

3、ints.关键词：激光雷达；数字线划图；建筑物点云；分割；剔除Keywords:Lidar;digitallinegraph；buildingpoints；segmentation；reject中图分类号:TN958.98文献标识码：A文章编号：1006-4311(2017)02-0031-030引言目前，众多应用领域对城市建筑物三维模型都有较大的需求［1］。在大规模地形测绘中，Lidar近十年来渐渐成为主流方法。建筑物点属于非地妞点，点云滤波是Lidar数据处理的首要任务，主要目的是将点云分成地面点和非地面点［2］。依据滤波原理来分

4、可以分为基于表面模型、基于坡度或斜率、基于分割三种［3］。当前滤波算法在处理地形不连续区域或存在复杂建筑物区域时容易过分腐蚀地形并难以去除一些低矮植被这是影响建筑物点精度的根木问题［4］。后续操作中建筑物点的提取方法有很多，但这些方法总是根据不同区域因地制宜进行提取，而且这些方法往往适用于无植被覆盖的建筑物区域。由于机载雷达探测范围为大面积城市区域，不论我们如何滤波、用何种方法提取建筑物，总会存在建筑物点的精度问题。经过分析这些非建筑物点往往是地面点和植被点。在建筑物点云分割时如何将地面点和植被点剔除是木文的研宄内容。实验区选取要求建

5、筑物层次分明，整齐规则，适合新处理方法的实验，一般力发达城市地区。本文研宄区域中心位于荷兰DenBosch附近。文中laser点云数据來自AHN2。AHN2是一个包含所有荷兰详细精确高程数据的文件。文屮laser点的密度是每平方大约20个。数字线划图来自BGT（注册大规模地形），它是统一包含了荷兰所有地物的地形文件。1流程与原理本文非建筑物点的剔除基于点云的分割完成。分割的本质就是将数据分割成若干个互不相交的子集，每一个子集屮的数掘同属于一个具有单一特征的曲面。具体说来就是给同一个表面上的点赋予同一标记，不同表面的点赋予不同标记［5］

6、。本文分割方法是基于面的分割，基于面的区域分割方法是具有相似性质的点集合起来构成区域。首先对每个需要分割的区域找出一个种子点作为生长的起点，然后将种子周围邻域与种子点相同或相似的点归并到种子所在的区域中。而新的点继续做种子向四周生长，直到再没有满足条件的点可以包括进来，一个区域也就生长而成了[6]。1.1数掘预处理本文首先对原始点云数据和数字线划图进行融合，目的在于对三维点云数据完成粗提取并添加建筑物属性和多边形ID属性。数字线划图是由多边形拓扑而成的二维数据[7],经过坐标转换统一两数据坐标然后实现数据融合。给所有建筑物多边形赋予I

7、D编码和类别编码，落入建筑物多边形区域内的点认为是建筑物点，赋予点相对应的ID编码和类别编码。本文选择用FMEWorkbench来实现数据融合。FMEWorkbench（FeatureManipulateEngine,简称FME）是加拿大SafeSoftware公司开发的空间数掘转换处理系统，它是完整的空间提取（extract）、转换（transform）、加载（load）解决方案。首先通过滤波后的Lidar数据和放大的数字线划图进行融合处理，完成建筑物的粗提取。数字线划图与点云数据并不能很好的精确匹配，将数字线划图边界扩大0.5米，

8、将落入数字线划图建筑物多边形区域的点暂时认为是建筑物点云。由于数字线划图的放大，会融入非建筑物点。数字线划图中的每个多边形会包含多个物体，并且一个物体（如一栋建筑）不在多个多边形内对于非地面点，我们逐个多边形用曲面生长方