TLS三维点云聚类滤波算法应用研究.pdf

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1、第２６卷第４期测绘工程Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．４２０１７年４月ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＳｕｒｖｅｙｉｎｇａｎｄＭａｐｐｉｎｇＡｐｒ．，２０１７引用著录：段利媛，赵超英，张勤，等．ＴＬＳ三维点云聚类滤波算法应用研究［Ｊ］．测绘工程，２０１７，２６（４）：６４－６９．ＤＯＩ：１０．１９３４９／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ１００６－７９４９．２０１７．０４．０１２ＴＬＳ三维点云聚类滤波算法应用研究段利媛，赵超英，张勤，牛玉芬，张静（长安大学地质工程与测绘学院，陕西西安７１００５４）摘要：现有地面三维激光扫描点云数据滤波算法较少，针对地形复杂区域的点云滤波效果更是不甚理想，因此

2、对二维聚类算法进行改进，提出三维点云聚类滤波算法，并对其在地形复杂区域的ＴＬＳ数据滤波中的应用进行研究。以重庆鸡冠岭危岩体的ＴＬＳ数据为例，分别采用曲率平滑滤波方法和文中提出的点云聚类滤波方法处理，并对两种方法处理过的数据进行形变量计算和分析。实验证明，针对植被覆盖茂密、地形复杂的山体，该方法的点云滤波效果较好，且处理速度有较大提升，能为点云后期形变量计算提供较好的基础。关键词：ＴＬＳ；滤波；三维聚类算法；曲率平滑滤波；形变量中图分类号：Ｐ２２１文献标识码：Ａ文章编号：１００６－７９４９（２０１７）０４－００６４－０６ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＴＬＳ３Ｄｐｏｉｎｔｃｌ

3、ｏｕｄｓｃｌｕｓｔｅｒａｌｇｏｒｉｔｈｍＤＵＡＮＬｉｙｕａｎ，ＺＨＡＯＣｈａｏｙｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＱｉｎ，ＮＩＵＹｕｆｅｎ，ＺＨＡＮＧＪｉｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＳｕｒｖｅｙｉｎｇ，Ｃｈａｎｇ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００５４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｃｕｒｒｅｎｔａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆＴＬＳｐｏｉｎｔｃｌｏｕｄｓｆｉｌｔｅｒｉｎｇｉｓｌｅｓｓ，ａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｓｆａｒｆｒｏｍｉｄｅａｌｗｈｅｎｔｈｅｔｅｒｒａｉｎｉｓｃｏｍｐｌｅｘ，ｓｏａ３Ｄｐｏｉｎｔｃｌｏｕｄｓｃｌｕｓｔｅｒ

4、ａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅ２Ｄｃｌｕｓｔｅｒａｌｇｏｒｉｔｈｍｔｏｓｏｌｖｅｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．ＴａｋｉｎｇｔｈｅＴＬＳｄａｔａｏｆＪｉｇｕａｎｌｉｎｇｄａｎｇｅｒｏｕｓｒｏｃｋｍａｓｓａｓｔｈｅｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅｃｕｒｖａｔｕｒｅｓｍｏｏｔｈｉｎｇｆｉｌｔｅｒｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｅ３Ｄｐｏｉｎｔｃｌｏｕｄｓｃｌｕｓｔｅｒａｌｇｏｒｉｔｈｍａｒｅｕｓｅｄｔｏｐｒｏｃｅｓｓｔｈｅｄａｔａｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｔｈｕｓｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇａｎｄａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｉｒｄｅｆｏｒｍａｔｉｏ

5、ｎｓ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｍｅｔｈｏｄｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｇｅｔｓａｂｅｔｔｅｒｒｅｓｕｌｔ，ｈａｓａｆａｓｔｅｒｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｐｅｅｄａｎｄｐｒｏｖｉｄｅｓａｇｏｏｄｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｗｈｅｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｄａｔａｏｆｃｏｍｐｌｅｘｔｅｒｒａｉｎｗｉｔｈｄｅｎｓｅｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＴＬＳｆｉｌｔｅｒｉｎｇ；３Ｄｃｌｕｓｔｅｒａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｃｕｒｖａｔｕｒｅｓｍｏｏｔｈｉｎｇｆｉｌｔｅｒｉｎｇ；ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ

6、随着计算机技术、光电技术与传感器技术的发的形变监测结果，在对点云数据进行后处理分析前展，获得高精度、高空间分辨率的三维地形信息不必须先滤除不属于地形信息的点（如植被、电线、建再像过去那样遥不可及，地面三维激光扫描（Ｔｅｒ－筑物等），所以点云滤波一直是影响三维激光扫描ｒｅｓｔｒｉａｌＬａｓｅｒＳｃａｎｎｅｒ，ＴＬＳ）技术凭借其受观测环数据精度的重要因素，也是近年来学者们研究的热境影响小，可以实现非接触、快速、高精度获取研究点问题。区域逼真三维形态的优势迅速崛起，被广泛应用在目前针对ＴＬＳ数据的点云滤波方法较少，主要［１］［２］［５］地形测绘、滑坡调查与变形监测、危

7、岩体位移监有平滑滤波法、移动最小二乘曲面法、双边滤波法［３］［４］测、地面沉降监测等领域。三维激光扫描技术等，这些方法原理简单、较易实现，计算速度快，却在降低了外业工作强度的情况下，将主要的作业内容易出现过度光顺的现象，造成细部特征损失，模容放在内业数据处理上，数据处理流程主要包括：型扭曲变形。针对机载、车载三维激光扫描（也称点云滤波、ＤＥＭ生成、ＤＥＭ配准。为了得到准确ＬｉＤＡＲ，ＬｉｇｈｔＤｅｔｅｃｔｉｏｎＡｎｄＲａｎｇｉｎｇ）的点云滤波方法较多，也相对成熟，ＴＬＳ数据滤波也可以借鉴收稿日期：２０１６－０５－１９［６－７］使用，主要有：坡度或法向滤波算法、移

8、动窗口基金项目：国家自然