一种激光雷达与航空摄影结合的建筑物测绘方法技术

本发明专利技术公开了一种激光雷达与航空摄影结合的建筑物测绘方法。融合不同空间特征进行建筑物测绘。整个技术方案采用数据驱动的方式，无需任何规则形状约束，能自适应不同的工作区域和任意复杂形状的建筑物，自动化程度高。能够减轻大范围建筑物测绘工作的劳动强度，提高生产效率和成果质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于利用多种遥感传感器进行测绘、融合处理的

技术介绍
建筑物轮廓是重要的地理空间信息，在房地产、城市规划、灾害管理、地理信息系统等领域发挥着不可或缺的作用。由于建筑物形状千变万化、周围环境纷繁复杂，详细而精确的建筑物测绘极具挑战性，长期以来都是摄影测量与遥感领域的难点和热点问题。航空摄影虽然能获取丰富的地理空间信息，但是除了建筑物轮廓，还有太多复杂的光谱和纹理信息，并容易受到对比度，光照、遮挡、阴影等的影响，从而造成建筑物轮廓定位困难。机载激光雷达通过具有穿透性的激光脉冲可以快速获取大范围区域的精确三维空间数据。密集的激光点云提供了详尽的高程信息。可以通过分析激光脚点的高程变化确定建筑物轮廓的位置。然而，激光脉冲是离散地打在地表的，具有很大的盲目性和不确定性，有些建筑物轮廓处可能没有采集到点，这导致直接从点云中检测的轮廓的水平精度较低。融合这两种有着互补特征的数据源来检测建筑物轮廓被认为是一个很有前途的研究方向。但是在融合处理过程中有两个问题必须面对。一是使用什么空间特征进行融合，如何从这两种数据源中分别提取空间特征。二是如何融合这些特征形成最终完整的建筑物轮廓。目前已有的方法主要集中在相对简单和规则的情况下，缺乏能够自动适应不同复杂建筑物形状的通用方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，充分利用两种数据源互补的特点，分别从这两种数据源中提取不同的建筑物特征，融合形成最终完整的建筑物轮廓。能够自适应任意复杂形状的建筑物。本专利技术通过以下步骤的技术方案来实现: O使用机载激光雷达系统采集目标区域的三维数据，得到原始点云数据； 2)使用航空摄影系统获取步骤I)中目标区域的影像； 3)将点云与影像配准； 4)平滑影像，并获取影像梯度特征； 5)提取点云中建筑物轮廓点和邻近非建筑物点，并投影到影像空间形成建筑物轮廓点缓冲区和邻近非建筑物点缓冲区；6)在建筑物轮廓点缓冲区和邻近非建筑物点缓冲区的重叠缓冲区内提取建筑物边缘； 7)融合点云面片特征和影像边缘特征获得完整的建筑物轮廓； 8)对轮廓进行简化，生成建筑物测绘产品。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤6)中对重叠缓冲区和非重叠缓冲区赋予不同权值以辅助影像中的边缘检测。本专利技术采用了激光雷达与航空摄影相结合的技术，融合不同空间特征进行建筑物测绘。整个技术方案采用数据驱动的方式，无需任何规则形状约束，能自适应不同的工作区域和任意复杂形状的建筑物，自动化程度高。能够减轻大范围建筑物测绘工作的劳动强度，提高生产效率和成果质量。附图说明图1是本专利技术的流程图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。实施例1 如图1所示，本专利技术包括以下步骤 I)根据最终产品的要求，设定合适的参数(如扫描频率、飞行高度等)，使用机载激光雷达系统对目标区域进行三维空间数据采集，得到原始点云数据。2)使用航空摄影获取相同区域的高分辨率影像。现在有些机载激光雷达系统集成了航空数码相机，可在采集激光点云数据的时候同步获取航空影像。3)使用内、外方位元素和控制点信息，基于共线方程将二维影像和三维点云精确配准。4)将影像转换为256级灰度图，然后用高斯滤波器平滑影像，接着使用一阶偏导的有限差分来计算梯度的幅值和方向。5)通过点云滤波将地面点和非地面点分离，然后根据面积、形状特征从非地面点中提取建筑物点集，再根据邻域高程变化将墙面点去除、提取屋顶面片，从而确定建筑物轮廓点和邻近非建筑物点，并投影到配准好的影像上构建缓冲区。缓冲区的半径稍大于点云的平均点间距，例如若点间距是I 2米，那么可设置缓冲区半径为2米。6)上面构建的建筑物轮廓点的缓冲区和邻近非建筑物点的缓冲区会有一部分重叠。真正的建筑物轮廓最可能位于重叠缓冲区内。据此在重叠缓冲区中对影像进行非局部最大梯度点抑制和边缘跟踪，从而得到影像中建筑物边缘。7)使用形态学的边界提取方法自动融合点云面片特征和影像边缘特征得到完整的建筑物轮廓。首先使用形态学闭运算将屋顶面片和影像边缘合并得到一个整体儿然后使用3X3的结构元素对J进行腐蚀得到凡再通过从J中去掉凡得到完整的建筑物轮廓。8)基于道格拉斯算法对建筑物轮廓进行简化，生成建筑物测绘产品。实施例2 本实施例对所述第6)步中的重叠缓冲区和非重叠缓冲区赋予不同权值，能够辅助影像中的边缘检测，达到更好的检测效果。其他部分与实施例1相同。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光雷达与航空摄影结合的建筑物测绘方法，其特征在于，包括以下步骤：1）使用机载激光雷达系统采集目标区域的三维数据，得到原始点云数据；2）使用航空摄影系统获取步骤1）中目标区域的影像；3）将点云与影像配准；4）平滑影像，并获取影像梯度特征；5）提取点云中建筑物轮廓点和邻近非建筑物点，并投影到影像空间形成建筑物轮廓点缓冲区和邻近非建筑物点缓冲区；6）在建筑物轮廓点缓冲区和邻近非建筑物点缓冲区的重叠缓冲区内提取建筑物边缘；7）融合点云面片特征和影像边缘特征获得完整的建筑物轮廓；8）对轮廓进行简化，生成建筑物测绘产品。

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达与航空摄影结合的建筑物测绘方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)使用机载激光雷达系统采集目标区域的三维数据，得到原始点云数据； 2)使用航空摄影系统获取步骤I)中目标区域的影像； 3)将点云与影像配准； 4)平滑影像，并获取影像梯度特征； 5)提取点云中建筑物轮廓点和邻近非建筑物点，并投影到影像空间形成建筑物轮廓点缓冲区和邻近...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，安如，许捍卫，徐佳，何祺胜，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：