用于分类LiDAR数据的方法和设备技术

一种编程的计算机或非易失性计算机可读取存储介质具有可被处理器执行的指令，以识别与植被项或其他物体相关联的LiDAR数据点。每个LiDAR数据点被检测以确定其是否落在对于更高的LiDAR点限定的封闭的表面的值内。如果结果为是，则LiDAR点通过和先前识别的植被项相关联的LiDAR点被分组。如果结果为否，则识别新的植被项。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种编程的计算机或非易失性计算机可读取存储介质具有可被处理器执行的指令，以识别与植被项或其他物体相关联的LiDAR数据点。每个LiDAR数据点被检测以确定其是否落在对于更高的LiDAR点限定的封闭的表面的值内。如果结果为是，则LiDAR点通过和先前识别的植被项相关联的LiDAR点被分组。如果结果为否，则识别新的植被项。【专利说明】用于分类LiDAR数据的方法和设备本申请被授权并且要求于2011年9月26日提交的且名为“Method and Apparatusfor Sorting LiDar Data”的美国非临时专利申请N0.13/245，514的优先权权益，其内容通过引用被包含在此。
在此公开的技术涉及遥感且具体地涉及用于将LiDAR数据点分组以识别植被项的系统。
技术介绍
作为对于例如林片(forest tract)等的感兴趣区域的物理上的巡查的替代，许多土地所有者使用遥感技术来辅助森林管理。这样的遥感技术可用于估计在感兴趣的区域内的树木的数量以及评估其平均高度、树龄、市场价值和其他信息。一个广泛使用的遥感技术是光探测和测距(LiDAR)。使用LiDAR，飞机在感兴趣区域上方飞行且飞机上的传送和感测单元将激光脉冲指向地面。从植被和/或地面反射的激光脉冲被检测单元接收。因为飞机的速度和高度是已知的，所以每个脉冲的往返时间提供了对于每个反射的脉冲的三维坐标。坐标可在计算机中被组合以产生感兴趣区域的地形图。分析LiDAR数据的一个问题是能够确定哪个LiDAR数据点与感兴趣区域内的单独的树木或其他的植被项相关联。为此，一个技术在美国专利N0.7，474，964中公开(“‘964”)，该专利通过引用被包含在此。在‘964专利中，对于LiDAR点限定了数字伞。位于更高的点的重叠的数字伞区域内的那些LiDAR点被假定与相同的植被项相关联。虽然在‘964专利中描述的技术很好地起作用，但可对于例如在感兴趣区域内的树木或其他物体的单独的植被项进行改进。【专利附图】【附图说明】图1A和图1B图示了用于将LiDAR数据点分组的已知的技术；图2A和图2B图不了根据所公开的技术的一个实施例的用于将LiDAR点分组的技术；图3图示了用于实施所公开的技术的计算机系统的一个实施例；图4图示了曲线图，所述曲线图示出了来自感兴趣区域的一组LiDAR数据点如何通过高度进行分类；图5图示了用于确定相邻的LiDAR数据点是否属于与单独的植被项相关联的相同的组或不同的组的一个技术；图6是通过计算机系统执行以根据所公开的技术的一个实施例将LiDAR数据点分组的步骤的流程图；图7图示了确定与两个椭球体相关联的LiDAR点是否相交的一个方法。【具体实施方式】如将在下文中进一步详述，在此公开的技术涉及将LiDAR数据点分组以识别植被项或其他物体的方法。在一个实施例中，LiDAR数据点与通过封闭表面界定的体积相关联。具有它们体积的相交的那些LiDAR数据点被分组或与单独的植被项相关联。不具有相交的体积的那些LiDAR点与不同的植被项相关联。在一个实施例中，界定了体积的封闭表面是椭球体。在其他实施例中，封闭表面例如取决于正在被分析的植被的特征形状可以是球体、柱体、锥体或其他封闭的三维表面。图1A和图1B图示了将LiDAR数据点分组以识别植被项的一个已知的方法。如在上文中在美国专利No7，474，964中所述，LiDAR数据点50、54、56表示了从第一植被项(例如，树木)60的反射，而LiDAR数据点64和66表示来自第二树木70的反射。为计算区域内的树木的数量，数字冠伞与LiDAR数据点50、54、56中的每一个相关联。每个伞的尺寸取决于反射的激光脉冲的高度和在被分析的区域内占优的树木类型的特征。位于任何这些限定的数字伞下方的任何LiDAR数据点被分类为属于相同的植被项。对于缺少更好的项，LiDAR数据点的集簇的组经常被称为“块”。如在图1A中可见，LiDAR数据点64、66位于与LiDAR点54相关联的数字伞下方。因此，这些LiDAR数据点可能被错误地假定为处在相同的块内，尽管它们与第二树木相关联。通过将伞下方的任何LiDAR数据点分组作为相同的块的一部分，在给定的感兴趣区域内的树木的数量可能被低估。为了改进在‘964专利中描述的技术，所公开的技术操作以限定围绕每个LiDAR数据点的封闭表面。封闭表面可以是卵形(例如，椭球体)、球体、柱体、锥体或其他形状。特定的形状可取决于在感兴趣区域内被感测的植被的自然形状，或可基于哪个形状产生最精确的结果的统计来选择。封闭表面形状可以是对称的或非对称的。在替代的实施例中，不同的封闭表面可对于例如用于较高的点的椭球体和用于较低的点的球体的LiDAR点来限定。为本公开的目的，封闭表面被描述为是椭球体。然而，将认识到的所公开的技术也应用于其他形状。如在图2A中可见，LiDAR数据点80、82、84通过来自单独的树木90的反射被生成。每个LiDAR数据点与相应的椭球体80e、82e、84e相关联。在一个实施例中，椭球体的尺寸取决于相应的LiDAR数据点的高度。较高的那些LiDAR数据点具有相应的更大的椭球体，且相反距地面较低的那些LiDAR数据点具有相应较小的椭球体。在一个实施例中，椭球体不以LiDAR数据点为中心而是移动了距离dZ，所述距离dZ取决于LiDAR点的高度。在一个实施例中，距离dZ被确定为dZzmaHRjQ-C。，O)，其中Ri是基于所感兴趣的树种的地面真实数据的统计分析所选择的椭球体的半径，且C。是统计项，所述统计项被选择使得每个块几乎存在一个树木。作为初始估计，将C。的值被选择为0.1。椭球体的初始半径及其延伸和C。的最终值在优化过程中确定，所述优化过程查询每个块识别了多少树木且然后调整椭球体的参数使得每块的树木数量接近I。图2A也示出了与第二树木100相关联的LiDAR数据点94、96。LiDAR数据点94、96与相应的椭球体94e和96e相关联。为了确定LiDAR数据点是否属于单独的植被项或者多个植被项，计算机系统确定与每个LiDAR数据点相关联的椭球体的任一个是否相交或落在另一个椭球体的体积内。如果如此，则LiDAR数据点在与单独的植被项相关联的单独的块内被分组在一起。如果LiDAR数据点的椭球体不处在先前限定的椭球体的体积内，则计算机系统确定在LiDAR数据中已发现新的植被项且对于此植被项限定新的块。在图2A中所示的示例中，与LiDAR数据点96相关联的椭球体96e位于与LiDAR数据点94相关联的椭球体94e的体积内。因此，LiDAR数据点94和96在识别了分离的植被项或树木100的相同的块中被分组在一起。如在图2B中可见，当在LiDAR数据点上向下看时，LiDAR数据点80、82、84被分组至IJ第一块内，且LiDAR数据点94、96被分组到第二块内，以识别分离的植被项。相比之下，如在图1A中所示，LiDAR数据点50、54、56、64、66被分组到仅限定了相应的单独的植被项的单独块内。图3图示了可用于实施所公开的技术的代表性的计算机系统。计算机系统200包括被配置为执行存储在例如CD、DVD、硬盘驱动器、闪存驱动器的非易失性计算机可读取介质202上的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将LiDAR数据分类为组的计算机实施的方法，包括：接收关于感兴趣区域的一组LiDAR数据点；分析所述组中的LiDAR数据点中的每一个以确定LiDAR数据点是否具有在对于所述组中的一个或多个其他LiDAR数据点限定的封闭表面内的位置；以及如果是，则将所述LiDAR数据点添加到与物体相关联的先前限定的LiDAR数据点组；以及如果否，则限定与新的物体相关联的新的LiDAR数据点组。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰弗里·J·韦尔蒂，
申请(专利权)人：韦尔豪泽NR公司，
类型：发明
国别省市：美国;US