本書(shū)從城市典型地物的點(diǎn)云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)與要素提取兩個(gè)環(huán)節(jié)入手，在解決集效率與精度于一體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)問(wèn)題的基礎(chǔ)上，通過(guò)點(diǎn)云精細(xì)特征表達(dá)充分挖掘潛在的點(diǎn)云信息，實(shí)現(xiàn)基于MLS數(shù)據(jù)的城市道路和行道樹(shù)的高精度提取。全書(shū)內(nèi)容包括激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理概論，激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理基本理論，ICP算法分析，基于初始4點(diǎn)對(duì)（FIPP）的點(diǎn)云配準(zhǔn)方法，特征描述優(yōu)化的顏色信息電源快速配準(zhǔn)，基于區(qū)域增長(zhǎng)法的城市道路自動(dòng)提取，以及基于體素分層的城市行道樹(shù)提取等。
李鵬，男，副教授，博士，主要從事三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理與建模科研工作，累積主持省部級(jí)科研項(xiàng)目5項(xiàng)，參與省部級(jí)等項(xiàng)目10余項(xiàng)，在Journal of Applied Remote Sensing等國(guó)內(nèi)外知名期刊上發(fā)表研究論文10多篇，一作獲國(guó)家授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利2項(xiàng)，出版教材《地圖數(shù)據(jù)采集》1冊(cè)。
目 錄
第1章 激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理概論 1
1.1 激光雷達(dá)與點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理 1
1.2 激光點(diǎn)云技術(shù)數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用 4
1.2.1 測(cè)繪工程 4
1.2.2 導(dǎo)航定位 6
1.2.3 文物古跡保護(hù) 7
1.2.4 電力線巡檢 8
1.2.5 地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急 8
1.2.6 海洋工程 9
1.2.7 農(nóng)林資源調(diào)查 10
1.2.8 城市規(guī)劃與設(shè)計(jì) 11
1.3 點(diǎn)云配準(zhǔn)與要素提取研究?jī)?nèi)容 12
1.3.1 點(diǎn)云數(shù)據(jù)自動(dòng)配準(zhǔn) 12
1.3.2 城市道路要素提取 16
1.3.3 城市樹(shù)木提取 18
第2章 激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理基本理論 21
2.1 點(diǎn)云數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 21
2.1.1 KD樹(shù) 22
2.1.2 八叉樹(shù) 26
2.1.3 兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的對(duì)比分析 27
2.2 點(diǎn)云特征描述 28
2.2.1 法向量 28
2.2.2 曲率 31
2.2.3 點(diǎn)特征直方圖與快速點(diǎn)特征直方圖 33
2.3 點(diǎn)云配準(zhǔn) 38
2.3.1 點(diǎn)云配準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換模型 38
2.3.2 剛體變換參數(shù)求解 39
2.3.3 ICP算法基本原理 41
2.4 點(diǎn)云分割 42
2.4.1 區(qū)域增長(zhǎng)法 43
2.4.2 空間聚類(lèi)法 44
第3章 ICP算法分析 46
3.1 ICP算法概述 46
3.2 ICP算法影響因素 47
3.3 ICP算法評(píng)價(jià)準(zhǔn)則 50
3.3.1 算法數(shù)據(jù)說(shuō)明 50
3.3.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理 52
3.3.3 評(píng)價(jià)準(zhǔn)則 55
3.4 ICP算法評(píng)價(jià)結(jié)果 57
3.4.1 ICP算法有效性分析 57
3.4.2 ICP算法精度分析 69
3.4.3 ICP算法效率分析 70
3.4.4 總體評(píng)價(jià) 72
第4章 基于初始4點(diǎn)對(duì)的點(diǎn)云配準(zhǔn)方法 74
4.1 特征點(diǎn)提取 76
4.1.1 基于FPFH值的點(diǎn)特征描述 76
4.1.2 基于FPFH的特征點(diǎn)提取 79
4.2 基于FIPP算法的同名點(diǎn)對(duì)搜索 84
4.2.1 生成初始隨機(jī)點(diǎn) 86
4.2.2 選取初始4點(diǎn)對(duì) 86
4.2.3 構(gòu)建候選點(diǎn)集 87
4.2.4 同名點(diǎn)對(duì) 88
4.3 剛體變換矩陣求解 89
4.4 基于初始4點(diǎn)對(duì)的結(jié)果分析 92
4.4.1 配準(zhǔn)結(jié)果 92
4.4.2 效率和精度評(píng)估 97
4.4.3 與其他配準(zhǔn)方法的對(duì)比分析 99
第5章 特征描述優(yōu)化的顏色信息點(diǎn)云快速配準(zhǔn) 101
5.1 基于顏色信息的候選點(diǎn)集 102
5.1.1 具有相同顏色的點(diǎn)信息統(tǒng)計(jì) 102
5.1.2 顏色濾波 104
5.1.3 兩個(gè)點(diǎn)集中具有相同顏色的點(diǎn) 105
5.1.4 具有RGB顏色容差的候選點(diǎn)集構(gòu)建 106
5.2 RGB點(diǎn)云配準(zhǔn) 109
5.2.1 基于改進(jìn)FIPP算法的同名點(diǎn)搜索 109
5.2.2 基于ICP算法的局部配準(zhǔn) 110
5.3 基于顏色信息特征的配準(zhǔn)結(jié)果分析 110
5.3.1 配準(zhǔn)過(guò)程 111
5.3.2 參數(shù)影響 114
5.3.3 與FPFH特征值的對(duì)比分析 119
5.3.4 本章結(jié)論 121
第6章 基于區(qū)域增長(zhǎng)法的城市道路自動(dòng)提取 123
6.1 城市道路自動(dòng)提取概述 123
6.2 城市道路自動(dòng)提取算法 124
6.2.1 初始種子點(diǎn)選取 125
6.2.2 增長(zhǎng)條件判定 126
6.2.3 新種子點(diǎn)的選取 128
6.2.4 不連續(xù)道路處理方法 129
6.2.5 鄰域點(diǎn)搜索策略 131
6.3 城市道路自動(dòng)提取評(píng)價(jià)準(zhǔn)則 131
6.3.1 城市點(diǎn)云數(shù)據(jù)集 132
6.3.2 地面真值 135
6.3.3 精度評(píng)估方法 135
6.4 區(qū)域增長(zhǎng)法城市道路自動(dòng)提取結(jié)果 137
6.4.1 提取結(jié)果 137
6.4.2 精度對(duì)比分析 138
6.4.3 參數(shù)影響的穩(wěn)定性 142
第7章 基于體素分層的城市行道樹(shù)提取 147
7.1 城市行道樹(shù)提取概述 147
7.2 行道樹(shù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)粗分類(lèi) 148
7.2.1 離群點(diǎn)剔除 148
7.2.2 地面點(diǎn)分離 150
7.2.3 點(diǎn)云聚類(lèi) 151
7.2.4 候選點(diǎn)簇構(gòu)建 152
7.3 行道樹(shù)精細(xì)提取 153
7.3.1 基本思想 153
7.3.2 點(diǎn)云體素化 154
7.3.3 精細(xì)提取算法 155
7.4 基于體素分層的行道樹(shù)提取分析 160
7.4.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 161
7.4.2 參數(shù)分析 162
7.4.3 精度分析 165
本書(shū)結(jié)束語(yǔ) 167
參考文獻(xiàn) 170
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