基于迭代多尺度形态学开重建的城区LiDAR 滤波方法

孙美玲; 李永树; 陈强; 蔡国林

基于迭代多尺度形态学开重建的城区LiDAR 滤波方法

1.
西南交通大学地球科学与环境工程学院,四川成都610031

基金项目:

国家自然科学基金(51178404, 41072220, 41201434);高等学校博士学科点专项科研基金(20100184110019);中央高校基本科研业务费专项资金(SWJTU09CX010, SWJTU09BR050, 2682013CX009)

详细信息

作者简介:
孙美玲(1977-),女,讲师,博士,主要从事摄影测量与激光雷达方面的研究。Email:mlsun@swjtu.edu.cn

中图分类号: TP751.1

Iterative multi-scale filter based on morphological opening by reconstruction for LiDAR urban data

1.
Faculty of Geosciences and Environmental Engineering,Southwest Jiaotong University,Chengdu 610031,China

摘要: 针对形态学运算在机载LiDAR 滤波中最大窗口尺寸的选择问题,提出了一种基于形态学开重建的迭代多尺度点云滤波算法。通过循环迭代多尺度开重建运算,克服开重建对矮小地物的误判问题,自动获取开重建运算的最大窗口尺寸,解决了对城市区域滤波的窗口适宜尺寸选择问题,提高了地物与地面点分类的正确性。使用ISPRS 提供的城区样本测试数据开展实验,结果表明:其Ⅰ类、Ⅱ类及总误差均值分别达到3.10%、6.05%和4.11%,在Ⅱ类误差不显著增加的情况下,Ⅰ类误差和总误差均值同比均为最小,整体分类与自动识别性能优于常规滤波算法。
- 激光雷达 /
- 滤波 /
- 形态学开重建 /
- 多尺度开重建 /
- 迭代多尺度开重建
Abstract: Aimed at the maximum window size problem of LiDAR morphological method on unknown region, a morphological filter of iterative multi-scale opening by reconstruction (IMORF) was proposed on the basis of traditional morphological filtering algorithms. Multi-scale opening by reconstruction (MORF) was utilized to get maximum window size automatically, which can help user settle the suitable window size problem of unknown region. MORF was used iteratively to settle the classification error of the low objects that were nearby high and large objects. The experimental results for ISPRS urban data show that IMORF can classify terrain and off-terrain points effectively, and the mean of TypeⅠ, Type Ⅱand total error are 3.10%, 6.05% and 4.11% respectively. Compared with other traditional filtering methods,the mean of Type ⅠError and Total Error of IMORF are minimum with Type ⅡError increased not obviously.
- LiDAR /
- filtering /
- morphological opening by reconstruction(MORF) /
- multi-scale opening by reconstruction /
- iterative multi-scale opening by reconstruction(IMORF)

[1]	Sithole G, Vosselman G. Experimental comparison of filter algorithms for bare-earth extraction from airborne laser scanning point clouds[J]. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 2004, 59(1-2): 85-101.
[2]
[3]	Huang Xianfeng, Li Hui, Wang Xiao, et al. Filter algorithms of airborne liDAR data: review and prospects [J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 2009, 38(5): 466-469. (in Chinese) 黄先锋, 李卉, 王潇, 等. 机载LiDAR 数据滤波方法评述[J]. 测绘学报, 2009, 38(5): 466-469.
[4]
[5]
[6]	Meng X, Currit N, Zhao K. Ground filtering algorithms for airborne liDAR data: a review of critical issues [J]. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 2010, 2 (3): 833-860.
[7]
[8]	Axelsson P. DEM generation from laser scanner data using adaptive TIN models [J]. International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing,2000, 33 (B4/1): 110-117.
[9]
[10]	Sun Chongli. Improved hierarchical moving curved filtering method of liDAR data [J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(2): 349-354. (in Chinese) 孙崇利. 改进的多级移动曲面拟合激光雷达数据滤波方法[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(2): 349-354.
[11]
[12]	Chen Q. Filtering airborne laser scanning data with morphological methods [J]. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 2007, 73(2): 175-185.
[13]
[14]	Shao Y. Ground point selection and building detection from airborne LiDAR data [D]. Taiwan: National Central University, 2007.
[15]	Zhang K, Chen S C, Whitman D, et al. A progressive morphological filter for removing nonground measurement from LIDAR data [J]. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2003, 41(4): 872-882.
[16]
[17]
[18]	Shen Jing. Airborne LiDAR data filtering by morphological reconstruction method [J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2011, 36(2): 167-175. (in Chinese) 沈晶. 用形态学重建方法进行机载LiDAR 数据滤波[J]. 武汉大学学报信息科学版, 2011, 36(2): 167-170.
[19]	Mongus D, Falik B. Parameter-free ground filtering of LiDAR data for automatic DTM generation [J]. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 2012, 67: 1-12.
[20]
[21]
[22]	Thomas J Pingel, Keith C Clarke, William A McBride. An improved simple morphological filter for the terrain classification of airborne LiDAR data [J]. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 2013, 77: 21-30.
[23]
[24]	Soille P. Morphological Image Analysis, Principles and Applications[M]. 2nd ed. Berlin: Springer-Verlag, 2003.
[25]

[1]	孙倩, 沈振民, 杨颂, 王子豪, 王元庆, 梁琨, 尚卫东, 王培培, 俞越, 赵号, 吕红, 刘正坤, 郑永超. 星载海洋剖面多要素探测技术与系统研究 . 红外与激光工程, 2024, 53(1): 20230466-1-20230466-13. doi: 10.3788/IRLA20230466
[2]	沈法华, 徐菁苑, 范安冬, 谢晨波, 王邦新, 杨亮亮, 周慧, 徐华. 基于双法布里-珀罗干涉仪多纵模米散射多普勒激光雷达技术 . 红外与激光工程, 2023, 52(7): 20220762-1-20220762-10. doi: 10.3788/IRLA20220762
[3]	沈法华, 李薛康, 朱江月, 谢晨波, 王邦新, 杨亮亮, 周慧, 徐华. 基于双级联法布里-珀罗干涉仪多纵模测温激光雷达技术 . 红外与激光工程, 2023, 52(5): 20220573-1-20220573-10. doi: 10.3788/IRLA20220573
[4]	罗雄, 史悦, 范琪, 尹微, 彭涛, 赵培娥, 王柯, 周鼎富. 基于相干激光雷达气象多要素探测 . 红外与激光工程, 2023, 52(11): 20230138-1-20230138-10. doi: 10.3788/IRLA20230138
[5]	范伟, 刘博, 蒋贇. 基于体光栅窄带光学滤波的激光雷达收发波长动态匹配技术研究 . 红外与激光工程, 2022, 51(7): 20210639-1-20210639-7. doi: 10.3788/IRLA20210639
[6]	常兵涛, 陈传法, 郭娇娇, 武慧明. 机载LiDAR点云分块插值滤波 . 红外与激光工程, 2021, 50(9): 20200369-1-20200369-9. doi: 10.3788/IRLA20200369
[7]	冯振中, 杨镇源, 余臣, 白杨, 宋昭, 徐诗月, 高剑波. 高速高精度多线激光雷达信息处理设计及应用 . 红外与激光工程, 2021, 50(11): 20210684-1-20210684-8. doi: 10.3788/IRLA20210684
[8]	刘汝卿, 蒋衍, 李锋, 孟柘, 郭文举, 朱精果. 实时感知型激光雷达多通道数据采集系统设计 . 红外与激光工程, 2021, 50(5): 20200291-1-20200291-7. doi: 10.3788/IRLA20200291
[9]	陈思颖, 王嘉奇, 陈和, 张寅超, 郭磐, 年璇, 孙卓然, 陈粟. 改进简单多尺度法的激光雷达云检测 . 红外与激光工程, 2020, 49(S2): 20200379-20200379. doi: 10.3788/IRLA20200379
[10]	冯发杰, 丁亚洲, 吏军平, 黄星北, 刘欣怡. 使用显著性划分的机载激光雷达点云滤波 . 红外与激光工程, 2020, 49(8): 20190439-1-20190439-9. doi: 10.3788/IRLA20190439
[11]	杨彪, 胡以华. 代数迭代法在激光反射断层成像目标重构中的应用 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 726002-0726002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0726002
[12]	许艺腾, 李国元, 邱春霞, 薛玉彩. 基于地形相关和最小二乘曲线拟合的单光子激光数据处理技术 . 红外与激光工程, 2019, 48(12): 1205004-1205004(10). doi: 10.3788/IRLA201948.1205004
[13]	李铭, 候佳, 周成林, 舒嵘. 多波束激光雷达的高精度收发配准方法的实验验证 . 红外与激光工程, 2017, 46(7): 730001-0730001(9). doi: 10.3788/IRLA201746.0730001
[14]	曹开法, 黄见, 胡顺星. 边界层臭氧差分吸收激光雷达 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 2912-2917.
[15]	蒋立辉, 符超, 刘雯箐, 熊兴隆. 基于自适应多尺度形态滤波与EMD的激光雷达回波信号去噪方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(5): 1673-1679.
[16]	姜成昊, 杨进华, 张丽娟, 李祥. 新型多普勒成像激光雷达原理设计与仿真 . 红外与激光工程, 2014, 43(2): 411-416.
[17]	陈卫东, 于娜, 陈颖, 申远, 王文跃. 级联光子晶体Mach-Zehnder干涉仪的可调谐滤波特性 . 红外与激光工程, 2014, 43(12): 4023-4027.
[18]	张国青, 刘丽娜, 朱长军. 采用多像素光子计数器的探测率与虚警率 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1819-1824.
[19]	曹文勇, 马明, 赵彬, 何幸锴, 侯天晋, 周鼎富, 邓华荣. 滤波器组在相干激光测风雷达信号处理中的应用 . 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1179-1183.
[20]	孙崇利, 苏伟, 武红敢, 刘睿, 刘婷, 黄健熙, 朱德海, 张晓东, 刘峻明. 改进的多级移动曲面拟合激光雷达数据滤波方法 . 红外与激光工程, 2013, 42(2): 349-354.

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孙美玲(1977-),女,讲师,博士,主要从事摄影测量与激光雷达方面的研究。Email:mlsun@swjtu.edu.cn

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作者简介: 孙美玲(1977-),女,讲师,博士,主要从事摄影测量与激光雷达方面的研究。Email:mlsun@swjtu.edu.cn

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