基于机载激光扫描的陡崖点云提取方法技术

本发明专利技术涉及工程测绘技术领域，具体涉及一种基于机载激光扫描的陡崖点云提取方法。采用机载激光扫描设备沿设计航线对陡崖区域进行扫描；对扫描得到的数据进行解算，获得工程坐标系的点云LAS0；对陡崖的上边缘线进行直线拟合，得到线段AB，作法线垂直于AB；基于线段AB的法线，对点云LAS0进行刚性坐标变换，得到陡崖面的初始点云LAS1；用点云处理软件进行地面点和非地面点分类，由陡崖面的初始点云LAS1提取出地面点点云LAS2，生成陡崖面的等高线。消除了陡崖点云反坡形态，并显著减小了坡度，便于地面点提取，最终得到地面点点云。最终得到地面点点云。最终得到地面点点云。

Extraction method of cliff point cloud based on airborne laser scanning

【技术实现步骤摘要】
基于机载激光扫描的陡崖点云提取方法


[0001]本专利技术涉及工程测绘
，具体涉及一种基于机载激光扫描的陡崖点云提取方法。

技术介绍

[0002]机载激光扫描集成了高精度位姿(POS)、激光扫描器，具有精度高，点云密度可达50～100个/平方米，还有多次回波，可滤除植被的影响，已应用于地形测绘、森林普查等领域。陡崖地表信息为地质灾害评价和治理所必需，现有技术中，机载Lidar点云滤波软件均没考虑陡崖反坡多个投影交点，坡度常出现负值，在点云滤波提取地面点时，陡崖区域岩壁地表信息往往被忽略，导致地表信息的缺失。
[0003]由图7显见，对于陡崖反坡，投影垂线与陡崖反坡地形线有多个投影交点(O、P、Q)，不同于一般地形只有一个投影交点，由于投影交点之间互相压盖，因此，数字高程模型DEM无法表达这种特殊地形。
[0004]虽然地面式Lidar也可以扫描陡崖反坡，但扫描视角往往难以覆盖全部陡崖区域。
[0005]因此，需要研究有效的滤波方法对陡崖区域的岩壁点进行高效提取，为陡崖等高线绘制提供数据基础。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种基于机载激光扫描的陡崖点云提取方法，消除了陡崖点云反坡形态，并显著减小了坡度，便于地面点提取，最终得到地面点点云。
[0007]本专利技术的一种基于机载激光扫描的陡崖点云提取方法，其包括以下步骤：
[0008]采用机载激光扫描设备沿设计航线对陡崖区域进行扫描；
[0009]对扫描得到的数据进行解算，获得工程坐标系的点云LAS0；
[0010]对陡崖的上边缘线进行直线拟合，得到线段AB，作法线垂直于AB；
[0011]基于线段AB的法线，对点云LAS0进行刚性坐标变换，得到陡崖面的初始点云LAS1；
[0012]用点云处理软件进行地面点和非地面点分类，由陡崖面的初始点云 LAS1提取出地面点点云LAS2，生成陡崖面的等高线。
[0013]较为优选的，所述基于线段AB的法线，对点云LAS0进行刚性坐标变换包括：
[0014]对工程坐标系的点云LAS0进行第一次刚性变换，使点云LAS0的纵坐标轴旋转至线段AB的法线方向。
[0015]较为优选的，在第一次刚性变换后，还进行第二次刚性变换，包括：
[0016]将第一次刚性变换后的高程坐标作为新的x轴坐标，将第一次刚性变换后的x轴坐标转换为新的y轴坐标，将第一次刚性变换后的y轴坐标转换为新的高程坐标，得到新坐标系下陡崖面的初始点云LAS1。
[0017]较为优选的，所述用点云处理软件进行地面点和非地面点分类包括：
[0018]选取多个种子点，并通过选取的多个种子点生成一个三角网；
[0019]考察每个种子点与所述三角网的距离和坡度；
[0020]通过重复以上步骤的方式进行逐层迭代，进行地面点和非地面点分类。
[0021]较为优选的，提取出地面点点云LAS2后，还包括：
[0022]根据地面点点云LAS2构建不规则三角网；
[0023]追踪等高线，生成陡崖面的等高线。
[0024]较为优选的，所述采用机载激光扫描设备进行扫描时，使设计的航线面平行于陡崖面。
[0025]较为优选的，所述航线面相对于陡崖面距离为80
‑
120m。
[0026]较为优选的，所述机载激光扫描设备进行扫描时，扫描角不小于60
°
。
[0027]较为优选的，所述机载激光扫描设备进行扫描时，航线重叠度大于35％。
[0028]较为优选的，采用高精度POS数据解算和/或激光点云数据解算的方法对所述扫描得到的数据进行解算。
[0029]本专利技术的有益效果为：
[0030]1、对陡崖的上边缘线进行直线拟合，得到线段AB，基于线段AB的法线，对机载激光扫描的工程坐标系点云LAS0进行刚性坐标变换，并采用点云处理软件进行地面点和非地面点分类，可以提取出地面点点云 LAS2，从而生成陡崖面的等高线，最终得到地面点。本方法消除了陡崖点云反坡形态，便于地面点提取，进而生成陡崖面的等高线(深度)。
[0031]2、基于线段AB的法线，对点云LAS0进行第一次刚性变换，使点云 LAS0的纵坐标轴旋转至线段AB的法线方向，在第一次刚性变换后，将第一次刚性变换后的高程坐标作为新的x轴坐标，将第一次刚性变换后的x 轴坐标转换为新的y轴坐标，将第一次刚性变换后的y轴坐标转换为新的高程坐标，实现第二次刚性变换，从而可以得到新坐标系下陡崖面的初始点云LAS1，为后续提取地面点点云提供基础。
[0032]3、点云处理软件选取多个种子点，并通过选取的多个种子点生成一个三角网；考察每个种子点与三角网的距离和坡度；通过重复以上步骤的方式进行逐层迭代，可以进行地面点和非地面点分类，进而由陡崖面的初始点云LAS1提取出地面点点云LAS2。
附图说明
[0033]图1为本专利技术一种基于机载激光扫描的陡崖点云提取方法的流程示意图；
[0034]图2为本专利技术线段AB的法线示意图；
[0035]图3为本专利技术原始点云上点P的刚性变换示意图；
[0036]图4为本专利技术工程坐标系的点云LAS0示意图；
[0037]图5为本专利技术陡崖面的初始点云LAS1示意图；
[0038]图6为本专利技术陡崖面的等高线示意图；
[0039]图7为本专利技术反坡地形线示意图。
具体实施方式
[0040]为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅
用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0041]为解决如上所述的技术问题，本专利技术采用的技术方案为：针对陡崖区域点云，经刚性坐标变换后，消除反坡形态，得到陡崖面的初始点云LAS1，然后，采用点云处理软件Terrasolid，由LAS1提取地面点。
[0042]实施例一
[0043]为实施上述技术方案，本实施例提供了一种基于机载激光扫描的陡崖点云提取方法，而图1示出了本申请较佳实施例提供的一种基于机载激光扫描的陡崖点云提取方法的流程示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：
[0044]S1，采用机载激光扫描设备沿设计航线对陡崖区域进行扫描；
[0045]S2，对扫描得到的数据进行解算，获得工程坐标系的点云LAS0；
[0046]S3，对陡崖的上边缘线进行直线拟合，得到线段AB，作法线垂直于 AB；
[0047]S4，基于线段AB的法线，对点云LAS0进行刚性坐标变换，得到陡崖面的初始点云LAS1；
[0048]S5，用点云处理软件进行地面点和非地面点分类，由陡崖面的初始点云LAS1提取出地面点点云LAS2，生成陡崖面的等高线。
[0049]对于S1，机载激光扫描设备为设置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于机载激光扫描的陡崖点云提取方法，其特征在于，包括以下步骤：采用机载激光扫描设备沿设计航线对陡崖区域进行扫描；对扫描得到的数据进行解算，获得工程坐标系的点云LAS0；对陡崖的上边缘线进行直线拟合，得到线段AB，作法线垂直于AB；基于线段AB的法线，对点云LAS0进行刚性坐标变换，得到陡崖面的初始点云LAS1；用点云处理软件进行地面点和非地面点分类，由陡崖面的初始点云LAS1提取出地面点点云LAS2，生成陡崖面的等高线。2.根据权利要求1所述的基于机载激光扫描的陡崖点云提取方法，其特征在于，所述基于线段AB的法线，对点云LAS0进行刚性坐标变换包括：对工程坐标系的点云LAS0进行第一次刚性变换，使点云LAS0的纵坐标轴旋转至线段AB的法线方向。3.根据权利要求2所述的基于机载激光扫描的陡崖点云提取方法，其特征在于，在第一次刚性变换后，还进行第二次刚性变换，包括：将第一次刚性变换后的高程坐标作为新的x轴坐标，将第一次刚性变换后的x轴坐标转换为新的y轴坐标，将第一次刚性变换后的y轴坐标转换为新的高程坐标，得到新坐标系下陡崖面的初始点云LAS1。4.根据权利要求1所述的基于机载激光扫描的陡崖点云提取方法，其特征在于，所述用点云处理软件进行地面点和非地面...

【专利技术属性】
技术研发人员：周胜洁，邸国辉，何婵军，贺庆，
申请(专利权)人：湖北省水利水电规划勘测设计院，
类型：发明
国别省市：