[发明专利]一种基于三维激光雷达的地面点云分割方法

权利要求书

1.一种基于三维激光雷达的地面点云分割方法，其特征在于：包括如下步骤：

S100、地面点云数据获取，基于地面三维激光雷达进行扫描来获取空间信息数据，同时结合GPS获取地面数据；

S200、数据处理，建立直角坐标系，将获取到的地面数据坐标转换到直角坐标系，同时根据等高线等高距性质采用等厚度分层；

S300、地面点云信息分割，将扫描得到的地面激光点云信息分类，分别为建筑物立面点、地面点、其他地物点和噪声点；

S400、去噪处理，将噪声数据分类并对其分别进行噪声处理；

S500、图像分割显示，在消除噪声之后，通过格网化方式直接提取建筑物立面信息，并集中显示。

2.根据权利要求1所述的一种基于三维激光雷达的地面点云分割方法，其特征在于：所述步骤S100中，通过三维激光扫描仪扫描，并通过两台GPS快速获取空间坐标，一台架设在已知点上作基准站，另一台安装在激光扫描仪上流动站，流动站保证与基准站GPS接收机同步观测，实时测定流动站接收机的瞬时位置。

3.根据权利要求2所述的一种基于三维激光雷达的地面点云分割方法，其特征在于：所述三维激光扫描仪主要包括激光发射器、激光反射镜、激光自适应聚焦控制单元和光机电自动传感装置，并通过内部补偿装置自动调整仪器姿态。

4.根据权利要求1所述的一种基于三维激光雷达的地面点云分割方法，其特征在于：所述步骤S200中，采取设置某一厚度在高程方向进行等厚度分层，并提取每层中的点云数据。

5.根据权利要求1所述的一种基于三维激光雷达的地面点云分割方法，其特征在于：所述步骤S300中，建筑物立面点分为施工完成建筑物点和待完工建筑物点，其他地物点包括街灯、广告牌、隔离栏。

6.根据权利要求1所述的一种基于三维激光雷达的地面点云分割方法，其特征在于：所述步骤S300中，噪声点主要来自镜面反射、空气中的尘埃、遮挡物遮挡和建筑物边缘等因素对激光产生的干扰作用。

7.根据权利要求1所述的一种基于三维激光雷达的地面点云分割方法，其特征在于：所述步骤S400中，噪声干扰分为两类，第一种为与地面分离，悬浮在点云上方的距离地面较远的噪声数据，另一种是与地面点混合在一起距离地面较近的噪声数据。

8.根据权利要求7所述的一种基于三维激光雷达的地面点云分割方法，其特征在于：处理第一种噪声数据时，先对待测区域分块以确保地面点，并找出每一块的高程最低点，并提取距离最低点的N个点，采用距离甲醛平均法拟合其高程，若拟合高程值和所测高程值之差大于阈值，则该点为极低点，删除；再在这一块中寻找最低点，直到符合以上条件为止。

9.根据权利要求7所述的一种基于三维激光雷达的地面点云分割方法，其特征在于：处理第二种噪声数据时，采用先构建三角网，再拟合局部平面，对平面附近的点云数据进行粗差剔除，具体步骤如下：

第一步、将经过上一步剔除后所得文件中的点云数据生成三角网，并记录点的序号和三角形序号；

第二步、寻找这样一个三角形作为种子区域，用距离加权平均法拟合它的3个点的高程，若不超过阈值，则认为它们是地面上的点；

第三步、利用这3个点拟合1个初始平面，利用顺序点作为备选点代入平面方程，若拟合高程与观测高程之差超过给定值，则过滤掉，否则，接受为地面点；

第四步、去掉最老的那个地面点，将新接收的点和另两个点确定一个局部平面，再将备选点的高程代入，重复第三个步骤，相当于用一个移动的简单的地形面过滤整个测区。

10.根据权利要求1所述的一种基于三维激光雷达的地面点云分割方法，其特征在于：所述步骤S500中，将具有三维空间信息的点云垂直投影到直角坐标平面，建筑物在投影面上呈条带分布，对直角坐标平面进行格网化分割，以区分不同区域投影点密度差异，进而区分出建筑物及其他地物的激光点云。