[发明专利]一种基于激光反射强度的行道树点云识别方法

说明书

一种基于激光反射强度的行道树点云识别方法，该方法包括以下步骤：S1、建立激光反射强度的距离校正模型和入射角校正模型；S2、对于待测区域，选取部分行道树作为样本，获取点云数据；S3、根据校正模型，计算校正后的激光反射强度；S4、对于校正后的激光反射强度进行区域分割，得到行道树样本的树冠、树干激光反射强度，生成直方图，设置识别阈值；S5、对于整体待测区域，扫描获取激光反射强度，根据识别规则，判断点云是否属于树冠或树干目标。本发明的识别方法，去除距离、入射角对强度的影响，通过分析校正后树冠、树干的激光反射强度分布，识别行道树树冠、树干点云，滤除建筑物、行人、车道、人行道、草皮、路灯等地物。

技术领域

本发明涉及行道树点云识别方法，尤其是一种基于激光反射强度的行道树点云识别方法。

背景技术

激光雷达(light detection and ranging，LiDAR)主动遥感技术能快速获取目标表面高分辨率、高精度三维点云数据，基于LiDAR的林木参数提取已经成为当前的研究热点及未来的发展趋势。然而，多样化的城市地物类型导致行道树点云识别难度大，使得基于LiDAR的行道树参数提取成为一项复杂且具有挑战性的工作，研究复杂街道环境下的行道树点云识别方法显得十分必要和迫切。

已有方法主要根据点云三维坐标计算几何特征进行分类，难以滤除与行道树形状相似的地物。除测量点距离信息，LiDAR同时返回测量点的激光反射强度。激光反射强度简称“强度”，表征目标对激光的反射光谱特性，目前，已在地物分类、海洋环境勘测、建筑物损伤检测等方面取得成功应用。行道树与建筑、路灯、电线杆、标志牌等人造地物的激光反射率不同，因此，可利用激光反射强度提高行道树点云识别精度。

然而，由于受到扫描仪特性、大气传输、探测器与放大电路噪声、扫描几何等多种因素的影响，激光反射强度与目标实际反射率之间存在较大偏差，出现同物异谱、异物同谱的现象，并不能直接用于目标反射特性的提取，需要通过校正消除各种因素的影响。

发明内容

本发明的目的是针对行道树点云识别中存在的形状相似的地物目标难以滤除的问题，提出了一种利用激光反射强度识别行道树点云的方法。

本发明的技术方案是：

本发明提供一种基于激光反射强度的行道树点云识别方法，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

进一步地，步骤S1具体为：