[发明专利]一种基于激光反射强度的行道树点云识别方法

权利要求书

1.一种基于激光反射强度的行道树点云识别方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、建立二维激光雷达激光反射强度校正模型，以二维激光雷达扫描帧中间点为校正对象，提取标准漫反射板在不同距离r、入射角θ下的激光反射强度数据，建立激光反射强度的距离校正模型f_r和入射角校正模型f_θ；

S2、对于待测区域，选取部分行道树作为样本，采用移动二维激光扫描系统对行道树样本进行移动扫描，获取点云距离r、扫描角度α、激光反射强度I，计算激光落脚点到激光原点的入射角θ；

S3、根据激光反射强度距离校正模型f_r和入射角校正模型f_θ，计算校正后的激光反射强度I_c；

S4、对于校正后的激光反射强度I_c进行区域分割，得到行道树样本的树冠、树干激光反射强度I_c，生成校正后树冠、树干点云强度直方图；分别以树冠、树干为目标，根据目标与非目标校正后的激光反射强度直方图设置树冠、树干对应的识别阈值；

S5、对于整体待测区域，采用移动二维激光扫描系统对所有行道树进行移动扫描，获取激光反射强度I，根据下述识别规则，判断点云是否属于树冠或树干目标

其中：ω(i,j)表示第j帧第i个测量点的类别；I_min、I_max分别为目标激光反射强度的最小值和最大值。

2.根据权利要求1所述的基于激光反射强度的行道树点云识别方法，其特征在于，步骤S1具体为：

S1-1、固定二维激光雷达入射角θ_ref，设置距离范围[r_min,r_max]以及距离间隔Δr，采用二维激光雷达获取标准漫反射板在前述距离范围内，按照固定间隔调整距离，记录各距离下接收的激光反射强度数据(r_s,I(r_s,θ_ref))；

其中：r表示二维激光雷达到标准漫反射板的距离；θ_ref表示参考入射角；I表示激光反射强度；s表示不同测量距离的编号；

S1-2、根据上述距离-强度测量数据，采用最小二乘法获取参考入射角下激光反射强度I关于距离r的函数关系f_r；

其中：r_sp表示拟合函数分段点，选取前述各距离下的激光反射强度最大值处的距离值；K和L表示多项式阶数；a_k和b_l表示多项式各项系数，根据步骤S1-1获取的激光反射强度数据(r_s,I(r_s,θ_ref))采用最小二乘法求解获取，k、l表示多项式各项次数；

根据均方根误差RMSE₁和RMSE₂获取分段函数f_r各段的模型阶数K、L；

其中：s表示不同测量距离的编号即参与拟合的距离-强度数据编号；其中，s₁表示测量距离r≤r_sp的编号；s₂表示测量距离rr_sp的编号，是测量距离r≤r_sp的数据个数，是测量距离rr_sp的数据个数；对于RMSE₁和RMSE₂，分别选择当前阶数与下一阶数的RMSE值之差≤0.5时对应的当前阶数作为拟合阶数；

S1-3、固定二维激光雷达的扫描距离r_ref，设置入射角范围[θ_min,θ_max]以及角度间隔Δθ，采用二维激光雷达获取标准漫反射板在前述入射角范围内，按照固定间隔调整入射角，记录各入射角下接收的激光反射强度数据(θ_s′,I(r_ref,θ_s′))；

其中：θ表示激光射线到标准漫反射板的入射角；r_ref表示参考距离；I表示激光反射强度；s′表示不同入射角的编号；

S1-4、根据上述入射角-强度测量数据，采用最小二乘法获取参考距离下激光反射强度I关于θ的函数关系f_θ；

其中：M表示多项式阶数；c_m表示多项式各项系数，根据步骤S1-3获取的激光反射强度数据(θ_s′,I(r_ref,θ_s′))采用最小二乘法求解获取，m表示多项式各项次数；

根据均方根误差(RMSE)获取f_θ模型阶数M；

其中：s′表示不同入射角的编号即参与拟合的入射角-强度数据编号；N_θ表示参与拟合的入射角-强度数据个数；对于RMSE_θ，选择当前阶数与下一阶数的RMSE之差≤0.5时对应的当前阶数作为拟合阶数。