波形采样激光雷达点云数据的均匀化处理研究

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1、硕士学位论文波形采样激光雷达点云数据的均匀化处理研究HOMOGENIZATIONRESEARCHOFWAVEFORMSAMPLINGLIDARPOINTCLOUDDATA孙立羽哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：O657.37学校代码：10213国际图书分类号：535密级：公开工学硕士学位论文波形采样激光雷达点云数据的均匀化处理研究硕士研究生：孙立羽导师：董志伟教授申请学位：工学硕士学科、专业：物理电子学所在单位：光电子信息科学与技术系答辩日期：2018年6月25日授予学位单位：哈尔滨工

2、业大学ClassifiedIndex:O657.37U.D.C:535DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringHOMOGENIZATIONRESEARCHOFWAVEFORMSAMPLINGLIDARPOINTCLOUDDATACandidate：SunLiyuSupervisor：Prof.DongZhiweiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：PhysicalElectro

3、nicsAffiliation：Dept.ofOptoelectronicsInformationScienceandTechnologyDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要机载激光雷达是一种新兴的三维地理信息获取技术，具有主动探测，测绘精度和效率高等优点。目前广泛应用于遥感，侦察等领域。条纹管激光雷达具备全波形采样能力，该种新型雷达系统采

4、用条纹原理的探测体制，由于其特有的高探测灵敏度和距离分辨率特性而备受关注。机载条纹管激光雷达测绘时会生成大量的点云数据，但由于其特殊的扫描机制，激光脚点的分布通常是不规则的，部分扫描区域的点云数据甚至出现稀疏或缺失的情况，导致从原始点云数据中提取的地形信息的准确性通常不理想。因此，针对条纹管激光雷达获取的点云数据进行均匀化处理研究是必要的。点云数据的均匀化处理主要依赖于空间插值算法。本文首先在目标区域上建立网格，然后利用最近邻插值算法，算术平均值插值算法和距离反比加权插值算法来实现点云数据的均匀

5、分布。并根据对不同插值算法处理结果的评价，提出了一种改进的距离反比加权插值算法。该算法结合了最近邻插值算法的优点，在对不同地形的均匀化处理过程中具有良好的适应性。从均匀化处理效果看出，点云数据稀疏或者缺值的区域虽都得到了良好的修补，但这四种算法的具体处理结果有所不同。当对平坦目标表面进行插值处理时，最近邻插值算法，算术平均值插值算法，距离反比加权插值算法和改进的距离反比加权插值算法插值后高程离散分别为0.26m，0.22m，0.21m，0.21m，该数据说明距离反比加权插值算法对平面目标的处理效

6、果更好，该算法改进后仍保持对平面区域的处理优势。当目标区域地势有起伏时，经最近邻插值算法处理后，地形高程表现出一定的阶跃变化，因此该算法适合处理具有突变高程的目标。算术平均值插值算法对目标点云产生了过度均匀化效应，处理效果一般。距离反比加权插值算法能够比较好地表现出整体点云高程的渐变，对地形连续变化区域处理效果较为理想，但对高程突变目标处理后无法保留其细节信息。改进的距离反比加权插值算法中结合了最近邻插值算法的优点，通过判断目标点邻域内的高程特征对地形进行甄别，然后选择合适的算法进行处理，增加了

7、算法的适应性，同时也一定程度上提高了原距离反比加权插值算法的效率。本文采用改进的距离反比加权插值算法对建筑物，植被和山丘进行均匀化处理，都得到了比较理想的插值效果。关键词：条纹管激光雷达；点云数据；最近邻插值；距离反比加权插值-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractLightDetectionandRanging(LiDAR)isanewtypeoftechnologyforacquiringthree-dimensionalgeographicinformationwithadva

8、ntagesofactivelaserdetection,highprecisionandhighefficiencyinsurveyingandmapping.Itiswidelyusedinthefieldofremotesensing,reconnoiterandsoon.TheStreakTubeImagingLiDAR(STIL)isakindofLiDARwithwaveformsamplingability.AndtheLiDARsystemsapplyingstreaktubeh