[发明专利]一种激光雷达实时成像和建筑物特征提取的方法

权利要求书

1.一种激光雷达实时成像和建筑物特征提取的方法，其特征在于包括以下四个步骤：

步骤一、对点云数据中同属于一条扫描线的激光脚点在xoy平面内进行直线化处理；

理想条件下，激光雷达通过扫描机构中棱镜的转动获得的一条扫描线上的激光脚点在笛卡尔三维xyz坐标系内的xoy平面上应该较为均匀地分布在同一条直线上，但是在实际情况中，由于地面物体高程的变化，以及激光雷达载荷平台在复杂气流影响下出现的航向角、侧滚角和俯仰角偏差，各条扫描线上的激光脚点与其理想扫描线之间存在一定的距离偏差，在激光雷达扫描过程中，利用最小二乘拟合方法计算出已完成的扫描线所对应的理想扫描线方程，使在xoy平面内，扫描线上所有激光脚点到该理想直线的距离平方和最小，计算各个激光脚点在xoy平面内与该理想直线的垂线，并以各条垂线与该理想直线在xoy平面内的交点坐标作为各个激光脚点经过直线化处理后的x轴和y轴坐标；

步骤二、在理想扫描线上，对直线化处理后的激光脚点进行高程值栅格化处理；

经过直线化处理后，理想扫描线上的激光脚点为一直线形式分布，以各个激光脚点在该直线上的间距的平均值作为栅格间距值，以该间距值将直线从第一个激光脚点开始分割成若干栅格，利用直线上各个激光脚点的高程值，采用线性插值的方法，计算出该理想直线上各个栅格位置处的高程值；

步骤三、基于平稳小波变换的激光雷达实时成像和建筑物特征提取处理；

通过步骤一和步骤二中的直线化和高程值栅格化等操作，将扫描线上的激光脚点转化为规则的离散高程数据序列，采用离散平稳小波变换对其进行处理，按照所得的小波细节系数的特征，提取其中所包含的建筑物边缘位置信息，以及建筑物的顶面类型信息，通过灰度化的方法，计算出栅格化后的规则离散高程数据序列和小波细节系数的灰度值，在激光雷达的扫描过程中按照上述方法对其所获得的每条扫描线上的激光脚点数据进行实时处理，从而实现对对应探测区域进行实时成像；

步骤四、采用时空关联性分析的方法对各条扫描线的提取结果进行校验；

通过步骤三的操作，可以实时提取出各条扫描线激光脚点中所包含建筑物边缘位置信息和建筑物顶面类型信息，并可以利用各扫描线的高程信息和小波细节系数进行实时成像处理，但每条扫描线上的高程信息仅来自于激光雷达的扫描方向，而不包含其载荷平台行进方向上的信息，因此利用时空关联性分析对扫描过程中各条相邻扫描线上对应的栅格位置的高程值、小波细节系数以及其包含的各个建筑物的位置和顶面类型信息进行分析和校验，提高特征提取的准确性。