一种林区无人机和地基点云的自动化配准方法及系统技术方案

技术编号:29528608 阅读:65 留言:0更新日期:2021-08-03 15:15
本发明专利技术提供一种林区无人机和地基点云的自动化配准方法及系统,包括分别从TLS点云和UAV点云中提取树的位置关键点以及ISS关键点,以单木位置关键点和ISS关键点共同构成点集,作为配准基元;对从TLS点云、UAV点云检测到的关键点分别构成的点集,穷举所有的特征点构成的特征三角形,并计算各个三角形的边长和角度;通过三角形的边长对三个顶点进行排序,去除不可靠三角形,剩下的三角形将用于后续的配准;根据边长的相似性以及快速点特征直方图特征描述子筛选出匹配的同名三角形,再进行几何一致性聚类,检验剔除错误的同名三角形,然后利用最优的聚类计算转换参数,得到旋转矩阵和平移向量,最后进行精准匹配,支持获取完整的森林三维结构信息。

【技术实现步骤摘要】
一种林区无人机和地基点云的自动化配准方法及系统
本专利技术属于森林生态学和激光扫描数据处理的交叉领域,尤其涉及林区无人机激光点云与地基激光点云的单木提取以及自动化配准方法及系统。
技术介绍
森林具有重要的生态和经济价值,森林资源状况及其消长变化,不仅影响地区乃至全球环境的变化,而且还影响社会经济的可持续发展。因此,快速、准确、高效地获取森林资源信息具有重要的意义。传统的森林资源调查依靠野外实地抽样调查,工作量大、效率低、耗时费力,无法满足大规模、多时相的观测要求。激光雷达技术的出现,为森林资源调查带来了新的机遇。该技术为森林资源调查提供了快速、高效的观测手段,在林业调查和研究中受到越来越多的重视。地基激光雷达(TerrestrialLaserScanning,TLS)是指应用于地面平台的激光雷达,可以获取详细的单木及样地水平的三维结构信息,通常用于单木和样地水平参数的获取,包括树的位置,胸径,树干,单木生物量和蓄积量等。但由于受扫描角以及树木遮挡等因素的影响,TLS获取树冠上层的能力不足,不能获取完整的树冠结构,导致森林结构参数估计不准本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种林区无人机和地基点云的自动化配准方法,其特征在于,包括以下步骤:/n步骤1,分别从TLS点云和UAV点云中提取树的位置关键点以及ISS关键点,以单木位置关键点和ISS关键点共同构成点集,作为配准基元;所述TLS点云为地基激光点云,所述UAV点云为林区无人机激光点云,所述ISS为内部形态描述子;/n步骤2,对从TLS点云检测到的关键点构成的点集,穷举所有的特征点构成的特征三角形,并计算各个三角形的边长和角度;对从UAV点云检测到的关键点构成的点集,穷举所有的特征点构成的特征三角形,并计算各个三角形的边长和角度;/n步骤3,通过三角形的边长对三个顶点进行排序,去除不可靠三角形,剩下的三角形...

【技术特征摘要】
1.一种林区无人机和地基点云的自动化配准方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,分别从TLS点云和UAV点云中提取树的位置关键点以及ISS关键点,以单木位置关键点和ISS关键点共同构成点集,作为配准基元;所述TLS点云为地基激光点云,所述UAV点云为林区无人机激光点云,所述ISS为内部形态描述子;
步骤2,对从TLS点云检测到的关键点构成的点集,穷举所有的特征点构成的特征三角形,并计算各个三角形的边长和角度;对从UAV点云检测到的关键点构成的点集,穷举所有的特征点构成的特征三角形,并计算各个三角形的边长和角度;
步骤3,通过三角形的边长对三个顶点进行排序,去除不可靠三角形,剩下的三角形将用于后续的配准;
步骤4,根据边长的相似性以及快速点特征直方图特征描述子筛选出匹配的同名三角形,再进行几何一致性聚类,检验剔除错误的同名三角形,然后利用最优的聚类计算转换参数,得到旋转矩阵和平移向量,最后进行精准匹配,支持获取完整的森林三维结构信息。


2.根据权利要求书1所述一种林区无人机和地基点云的自动化配准方法,其特征在于:在步骤1中,从TLS点云中提取树的位置关键点的实现方式如下,
针对地基点云,首先进行地面点和非地面点的分离,然后对非地面进行水平切片处理,对每一层切片的点云进行聚类,再对聚类的结果进行圆柱拟合,筛选出树干的点并投影到地面,圆柱中心在地面的投影代表树的位置,根据投影结果和地面高程确定一个三维点作为树的位置关键点。


3.根据权利要求书1所述一种林区无人机和地基点云的自动化配准方法,其特征在于:在步骤1中,从UAV点云中提取树的位置关键点的实现方式如下,
对树冠点云进行单木分割,然后寻找单个树冠内的最高点,投影到地面作为树的位置;根据投影结果和地面高程确定一个三维点作为树的位置关键点。


4.根据权利要求书1或2或3所述一种林区无人机和地基点云的自动化配准方法,其特征在于:所述不可靠三角形包括等腰三角形、等边三角形、近似共线以及边...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨必胜刘润东陈瑞波戴磊
申请(专利权)人:广西壮族自治区自然资源遥感院武汉大学
类型:发明
国别省市:广西;45

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