一种基于激光扫描雷达的挖掘面3D重构方法

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作者 王钤 骆云志 《兵工自动化》 2014年第6期11-15,共5页

为了实现挖掘机器人自动轨迹生成和轨迹跟踪,提出一种挖掘机器人的挖掘面3D重构方法。根据3D激光扫描雷达的三角形原理得到扫描点的坐标值,对扫描点进行聚类分析方法滤除噪声点,进行初始三角剖分、局部优化、着色和渲染得到三角剖分后... 为了实现挖掘机器人自动轨迹生成和轨迹跟踪,提出一种挖掘机器人的挖掘面3D重构方法。根据3D激光扫描雷达的三角形原理得到扫描点的坐标值,对扫描点进行聚类分析方法滤除噪声点,进行初始三角剖分、局部优化、着色和渲染得到三角剖分后平底坑的3D物理模型,并采用倒置棱台进行拟合,计算了所挖平底坑内腔的上表面和下表面之间的距离和下表面的几何尺寸。实践结果表明:该方法实现了对不规则平底坑内腔的测量,为挖掘机器人自主挖掘平底坑的自动轨迹生成和跟踪奠定了基础。 展开更多

关键词 3D激光扫描雷达 平底坑 三角剖分 拟合 棱台

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基于扫描激光雷达的列车速度测量系统 被引量：14

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作者 刘常杰 刘洪伟 +3 位作者 郭寅 刘邈 张宾 叶声华 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第1期285-290,共6页

针对传统列车速度测量装置存在量程小、调试复杂等问题,基于扫描激光雷达技术,设计了一套适用于高速列车动态限界测量的列车速度测量系统。将扫描激光雷达固定在距列车10m左右的位置上,根据激光脉冲飞行时间测距原理,沿列车行驶方向对... 针对传统列车速度测量装置存在量程小、调试复杂等问题,基于扫描激光雷达技术,设计了一套适用于高速列车动态限界测量的列车速度测量系统。将扫描激光雷达固定在距列车10m左右的位置上,根据激光脉冲飞行时间测距原理,沿列车行驶方向对进入扫描范围内的列车车身逐点扫描,获得由测量点组成的车身轮廓信息;通过最小二乘拟合车厢测量点,得到列车行驶轨迹,确定列车行驶方向;采用分段线性差值确定相邻两次测量周期内列车行驶的距离,完成列车速度的测量。结果表明:该测速系统操作方便,量程可达600km/h,测速误差控制在±1.2%以内,可以满足高速列车速度测量需求。 展开更多

关键词 列车测速 扫描激光雷达 最小二乘法 分段线性插值

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增益调制非扫描激光雷达测距精度的理论分析 被引量：9

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作者 赵远 许元男 +5 位作者 靳辰飞 张勇 孙秀冬 苏建忠 罗绵卫 吕华 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2009年第2期313-317,共5页

非扫描成像激光雷达是激光雷达重要发展方向之一。介绍了增益调制型非扫描激光雷达系统的成像原理。根据该激光雷达的成像原理可以得出,脉冲宽度和背景光积累将会对激光雷达的测距精度产生较大影响。分析了脉冲宽度、回波展宽以及背景... 非扫描成像激光雷达是激光雷达重要发展方向之一。介绍了增益调制型非扫描激光雷达系统的成像原理。根据该激光雷达的成像原理可以得出,脉冲宽度和背景光积累将会对激光雷达的测距精度产生较大影响。分析了脉冲宽度、回波展宽以及背景光会对距离精度产生的影响。在考虑脉冲宽度和背景光积累,忽略其他噪声和目标表面粗糙度的情况下,对大气传输和目标对回波脉冲展宽的影响进行了分析,对增益调制型非扫描激光雷达在不同的系统及目标参数情况下的回波波形和测距精度进行了仿真计算,为系统性能参数的选择和距离图像的后续处理提供了理论依据。 展开更多

关键词 非扫描激光雷达 增益调制 回波波形 测距精度

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基于APD面阵探测器的非扫描激光主动成像雷达 被引量：6

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作者 陈德章 张华 +5 位作者 冷杰 高建波 路英宾 陶刚 郭嘉伟 李萧 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第6期775-778,共4页

为了获得目标区域的高精度3-D距离图像,采用自研带读出电路的雪崩光电二极管(APD)面阵探测器组件,研制了一台非扫描激光主动成像雷达。雷达采用波长1.064μm脉冲激光泛光照射目标区域,APD面阵探测器组件接收目标漫反射激光回波信号,经... 为了获得目标区域的高精度3-D距离图像,采用自研带读出电路的雪崩光电二极管(APD)面阵探测器组件,研制了一台非扫描激光主动成像雷达。雷达采用波长1.064μm脉冲激光泛光照射目标区域,APD面阵探测器组件接收目标漫反射激光回波信号,经信息处理获得目标区域3-D距离图像,对典型目标开展了3-D成像实验研究。结果表明,所研制的非扫描激光主动成像雷达可获得较好的目标区域3-D距离图像,成像距离达1.2km,距离分辨率为0.45m,成像帧频为20Hz。基于APD面阵探测器组件的非扫描激光主动成像雷达技术取得突破。 展开更多

关键词 成像系统 非扫描激光成像雷达 雪崩光电二极管面阵探测器 3维距离图像

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双扫描激光雷达精细探测低层大气气溶胶方法 被引量：4

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作者 高飞 李婉婉 +5 位作者 南恒帅 雷宁 袁方苗 石冬晨 汪丽 华灯鑫 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期100-107,共8页

为实现水平非均匀分布的低层大气气溶胶光学特性的遥感探测,提出一种基于双扫描激光雷达的气溶胶精细探测方法.该方法以扫描激光雷达为遥感探测工具,通过双激光雷达相向交叉扫描工作模式,实现对同一空域近地表气溶胶全视野剖面的交叉探... 为实现水平非均匀分布的低层大气气溶胶光学特性的遥感探测,提出一种基于双扫描激光雷达的气溶胶精细探测方法.该方法以扫描激光雷达为遥感探测工具,通过双激光雷达相向交叉扫描工作模式,实现对同一空域近地表气溶胶全视野剖面的交叉探测,从而提供双激光雷达方程组以精确求解气溶胶消光和后向散射系数.在数据反演过程中,通过对交叉扫描区域进行坐标化和网格化处理、网格像素单元的初值预设,以及双扫描激光雷达方程组的数值逼近反演得到气溶胶消光.利用长距离扫描激光雷达的数据对该方法进行验证,结果表明,该方法与多角度方法反演所得到的结果随高度变化的趋势具有高度的一致性;同时双扫描激光雷达可提供交叉扫描区域剖面的气溶胶浓度分布,相比于单条廓线具有较大的优势. 展开更多

关键词 双扫描激光雷达 气溶胶 精细探测 水平非均匀 多角度方法

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基于线阵APD探测器的脉冲式一维非扫描激光雷达系统 被引量：13

6

作者 郑睿童 吴冠豪 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第1期96-100,共5页

介绍了非扫描激光雷达的原理,描述了研制的基于线阵APD雪崩光电二极管的一维非扫描激光雷达系统。该系统使用线阵APD作为探测器,红外脉冲式纳秒激光器作为探测光源,利用飞行时间法实现了目标的一维距离图像的非扫描测量。系统使用了APD... 介绍了非扫描激光雷达的原理,描述了研制的基于线阵APD雪崩光电二极管的一维非扫描激光雷达系统。该系统使用线阵APD作为探测器,红外脉冲式纳秒激光器作为探测光源,利用飞行时间法实现了目标的一维距离图像的非扫描测量。系统使用了APD多通道并行前置放大电路,并利用模拟开关控制高速继电器进行多通道轮询切换,实现了APD阵列的多通道驱动,并有效地降低了通道间的串扰。进行了多组6～18 m的一维距离成像实验,结果表明系统的距离分辨率优于10 cm,各通道的平均测距标准偏差约为8.6 cm。该系统的设计为将来的面阵APD二维非扫描激光雷达的研制奠定了基础。 展开更多

关键词 非扫描激光雷达 线阵APD 脉冲式激光测距

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扫描式测风激光雷达的风场反演 被引量：13

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作者 李丽 王灿召 +1 位作者 谢亚峰 董光焰 《中国光学》 EI CAS 2013年第2期251-258,共8页

为了解决扫描式测风激光雷达斜上方空域三维风场分布探测的难题,提出采用多点规则采集、四波束分组结算、多区域融和的方式进行观测区域的风场反演。以速度可控的硬目标作为研究对象,通过比较合成后的风速大小与控制速度的差异验证了该... 为了解决扫描式测风激光雷达斜上方空域三维风场分布探测的难题,提出采用多点规则采集、四波束分组结算、多区域融和的方式进行观测区域的风场反演。以速度可控的硬目标作为研究对象,通过比较合成后的风速大小与控制速度的差异验证了该反演方式的有效性。通过设计精度试验,对实际风场进行测量。对雷达测量结果与三维超声波风速风向仪测量数据进行对比,结果表明:采用该风场反演技术对距离400 m内的风场进行推算,风向精度优于5°,风速精度优于2 m/s,能够准确描绘探测区域的风场信息。 展开更多

关键词 扫描式测风激光雷达 风场反演 风场分布 四波束

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扫描激光制导雷达对运动目标成像畸变修正方法研究 被引量：2

8

作者 遆晓光 周凤岐 周军 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2002年第S2期115-117,121,共4页

系统的分析了扫描成像激光制导雷达的原理,介绍了扫描成像激光制导雷达的特点,并结合导弹制导的特点,分析了扫描成像激光雷达对运动目标成像产生的畸变的原因,推导出了对成像畸变进行修正的数学方法,并对推导的结果进行了分析和讨论。

关键词 导弹制导 扫描激光成像雷达 运动目标 畸变修正

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非扫描脉冲成像激光雷达灵敏度方程 被引量：2

9

作者 赵远 许元男 +6 位作者 靳辰飞 张勇 吴杰 孙秀冬 苏建忠 罗绵卫 吕华 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2009年第1期62-65,共4页

非扫描成像激光雷达是激光雷达的重要发展方向之一。激光雷达的一个非常重要的性能指标就是给定条件下的最大探测距离,这需要通过激光雷达灵敏度方程对其进行计算。分析了脉冲直接探测的非扫描成像激光雷达与扫描成像激光雷达的不同,介... 非扫描成像激光雷达是激光雷达的重要发展方向之一。激光雷达的一个非常重要的性能指标就是给定条件下的最大探测距离,这需要通过激光雷达灵敏度方程对其进行计算。分析了脉冲直接探测的非扫描成像激光雷达与扫描成像激光雷达的不同,介绍了增益调制型非扫描激光雷达系统构成及成像原理,并给出了基于像增强器型CCD(ICCD)能量积分器件作为探测器的该激光雷达成像中的信号和噪声。最后,提出了一种基于对比度和图像信噪比的增益调制非扫描成像激光雷达灵敏度方程。 展开更多

关键词 非扫描成像激光雷达 增益调制 距离像 灵敏度方程

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单目-无扫描3D激光雷达融合的非合作目标相对位姿估计 被引量：14

10

作者 郝刚涛 杜小平 +1 位作者 赵继广 宋建军 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期1178-1186,共9页

针对传统的利用单一视觉传感器难以实现复杂非合作空间操控导航的问题,提出一种基于单目相机与无扫描三维激光雷达融合的非合作目标相对位姿估计方法。首先,设计了基于成像几何关系的单目纹理-非扫描距离图像的快速配准与融合方法;之后... 针对传统的利用单一视觉传感器难以实现复杂非合作空间操控导航的问题,提出一种基于单目相机与无扫描三维激光雷达融合的非合作目标相对位姿估计方法。首先,设计了基于成像几何关系的单目纹理-非扫描距离图像的快速配准与融合方法;之后,在构建目标同步定位与建图(SLAM)贝叶斯滤波模型基础上,提出一种扩展卡尔曼滤波-无损卡尔曼滤波-粒子滤波联合的滤波估计算法,可实现尺度模糊下相对位姿的快速鲁棒估计;其次,针对估计中的尺度模糊问题,提出基于融合图像的全局尺度系数确定方法,将尺度系数估计问题转化为简单线性滤波问题。基于Open GL生成的2D/3D图像实验表明:所提出的方法具有较优的精度和鲁棒性;相对位置估计误差与尺度估计误差相关,二者近似成线性正比关系。 展开更多

关键词 非合作目标 相对位姿 单目相机 无扫描三维激光雷达 图像融合

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基于激光雷达点云的煤炭快速装车质量检测方法

11

作者 张俊升 王洪磊 +2 位作者 朱西硕 李佳城 刘晓明 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期199-207,共9页

为了提高煤炭快速定量装车系统智能化无人化水平,实现火车装车质量快速实时检测,避免火车超偏载情况的发生,针对现有非接触式装车质量检测系统的不足,提出了基于激光雷达点云的煤炭快速装车超偏载检测方法。结合煤炭火车装车站装载流程... 为了提高煤炭快速定量装车系统智能化无人化水平,实现火车装车质量快速实时检测,避免火车超偏载情况的发生,针对现有非接触式装车质量检测系统的不足,提出了基于激光雷达点云的煤炭快速装车超偏载检测方法。结合煤炭火车装车站装载流程,利用激光雷达三维扫描技术和车号识别技术,构建火车装车质量检测系统。提出一种基于马氏距离的离群点滤波算法,对每个点的邻域进行统计分析,计算其到邻近点的马氏距离,去除火车车厢点云中存在大量的随机噪声,如装车时的粉尘、喷洒的水雾、外界环境的扰动(雨、雪、煤尘)等。提出了一种标签连通域聚类算法,通过点云连通域区域标记和聚类,完成相邻两节车厢之间的分割。提出一种基于主成份分析(PCA)的火车车厢拼接算法,完成车厢点云的三维点云拼接。提出一种基于点云切片的装载物料点云提取方法,通过构建点云局部领域提高计算速度,在车厢长度和宽度方向上分别进行切片,滤除车厢前后、左右车帮点云。最后,提出了火车装车质量主要指标装载高度、装煤量、偏载量的计算方法,通过表面三维重建直观显示检测结果,实现火车装车质量的检测。试验表明,利用基于激光雷达点云的检测方法可以完成火车装车表面的实时扫描建模和装车质量检测,且该方法适用于不同尺寸车型,具有通用性。 展开更多

关键词 装车质量 激光雷达扫描 连通域聚类 点云拼接 偏载检测

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气流干扰下机载激光雷达扫描三维地形成像研究

12

作者 敬远兵 《激光杂志》 北大核心 2017年第9期38-41,共4页

在气流干扰下机载激光雷达扫描三维地形成像较为模糊,为了提高成像的清晰度,提出一种基于气流扰动抑制与多级小波尺度分解的机载激光雷达扫描三维地形成像优化技术。在机载激光雷达扫描成像过程中,采用自适应反演积分控制方法进行气流... 在气流干扰下机载激光雷达扫描三维地形成像较为模糊,为了提高成像的清晰度,提出一种基于气流扰动抑制与多级小波尺度分解的机载激光雷达扫描三维地形成像优化技术。在机载激光雷达扫描成像过程中,采用自适应反演积分控制方法进行气流扰动抑制,提高成像的稳定性。对采集的激光雷达扫描图像进行边缘轮廓检测和像素信息融合处理,采用多级小波尺度分解方法进行图像降噪,提高三维地形成像的清晰度。仿真结果表明,采用该方法进行三维地形成像,输出图像的清晰度较高,成像的归一化相关系数较大,说明成像质量较好,抗干扰能力较强。 展开更多

关键词 气流干扰 机载 激光雷达扫描 三维地形成像

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地面激光扫描数据处理系统的设计与实现 被引量：12

13

作者 黄明 王晏民 +1 位作者 付昕乐 郭明 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2014年第8期55-58,共4页

尽管地面激光雷达数据采集的工程应用日益广泛,但激光雷达点云数据的海量特征及数据处理的复杂性,导致地面激光扫描点云数据处理软件系统严重滞后。针对这一现状,本文提出地面激光扫描数据处理系统设计架构及实现方式。首先确立以点云... 尽管地面激光雷达数据采集的工程应用日益广泛,但激光雷达点云数据的海量特征及数据处理的复杂性,导致地面激光扫描点云数据处理软件系统严重滞后。针对这一现状,本文提出地面激光扫描数据处理系统设计架构及实现方式。首先确立以点云数据引擎及三维交互可视化作为系统的内核,其中点云数据引擎负责大数据的存取,三维交互可视化实现数据处理的计算可视化与成果展示;然后在此内核基础上构建数据交换、点云配准、点云重建、点云分割、模型重建、纹理重建六大数据处理功能层;最后针对系统大数据的处理分析其关键技术,并给出实现方法。 展开更多

关键词 地面激光雷达扫描 点云数据 数据库存储 数据处理 三维交互可视化

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线性增益调制激光雷达系统参数对测距精度的影响 被引量：2

14

作者 张勇 曹喜滨 +1 位作者 吴龙 赵远 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2013年第4期925-929,共5页

测距精度是激光雷达系统的重要参数,测距精度影响因素的研究对于提高激光雷达系统性能具有重要价值。增益调制无扫描激光雷达是一种新体制的激光雷达,其测距精度的影响因素不同于传统飞行时间测量的激光雷达系统。从增益调制激光雷达距... 测距精度是激光雷达系统的重要参数,测距精度影响因素的研究对于提高激光雷达系统性能具有重要价值。增益调制无扫描激光雷达是一种新体制的激光雷达,其测距精度的影响因素不同于传统飞行时间测量的激光雷达系统。从增益调制激光雷达距离表达式出发,推导了增益调制激光雷达各系统参数对于距离精度的影响,综合考虑了ICCD的调制误差、回波强度较低时的光子噪声、探测器噪声、微通道板的增益饱和等因素,给出了测距精度与回波功率的关系曲线。得出增益调制无扫描激光雷达系统存在一个回波强度区间,在该强度区间内,无扫描激光雷达的测距精度是区间外的2倍以上。 展开更多

关键词 成像系统 无扫描激光雷达 增益调制 增益饱和 距离精度

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线性增益调制激光雷达系统参数对测距精度的影响 被引量：1

15

作者 张勇 曹喜滨 +1 位作者 吴龙 赵远 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期1458-1462,共5页

增益调制非扫描激光雷达是一种新体制的激光雷达,其测距精度的研究具有重要价值。从增益调制激光雷达距离表达式出发,研究了增益调制激光雷达各系统参数对于距离精度的影响关系,综合考虑了回波强度较低时的光子噪声和距离精度较高时微... 增益调制非扫描激光雷达是一种新体制的激光雷达,其测距精度的研究具有重要价值。从增益调制激光雷达距离表达式出发,研究了增益调制激光雷达各系统参数对于距离精度的影响关系,综合考虑了回波强度较低时的光子噪声和距离精度较高时微通道板的增益饱和带来的影像,给出了测距精度与回波功率的关系曲线,得到了增益调制无扫描激光雷达系统存在一个回波强度区间,通过调整系统参数控制回波强度在该区间内,可以保证系统获得最高的测距精度。 展开更多

关键词 成像系统 非扫描激光雷达 增益调制 增益饱和 距离精度

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一种新型成象激光雷达的理论分析和模拟实验 被引量：1

16

作者 詹玉书 黄文虎 +1 位作者 谭胜斌 文建国 《光子学报》 EI CAS CSCD 1998年第4期326-329,共4页

本文对采用雪崩光电二极管（APD）阵列的非扫描成象激光雷达进行了理论分析，得出了其角分辨率、信噪比（S／N）和作用距离的计算公式．采用单只APD在焦平面上扫描的方法进行了模拟实验，初步验证了理论公式和本方案的可行性．

关键词 非扫描成象激光雷达 雪崩光电二极管阵列

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基于激光雷达的接触网动态几何参数安全监测研究 被引量：3

17

作者 孔龙飞 韩通新 《铁道机车车辆》 北大核心 2019年第4期86-89,123,共5页

针对高速铁路动车组,开发了基于激光扫描雷达的接触网动态几何参数监测系统。运用最小二乘数据拟合方法提高检测结果精度。针对接触网的薄弱环节,如线岔、锚段关节、分相等部位,采用基于Kalman滤波跟踪方法,实现不同接触线的识别。该监... 针对高速铁路动车组,开发了基于激光扫描雷达的接触网动态几何参数监测系统。运用最小二乘数据拟合方法提高检测结果精度。针对接触网的薄弱环节,如线岔、锚段关节、分相等部位,采用基于Kalman滤波跟踪方法,实现不同接触线的识别。该监测系统能够准确检测接触网动态几何参数,有效保证行车安全。 展开更多

关键词 接触网 几何参数 激光扫描雷达

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半导体激光雷达的外调制器综述

18

作者 姜鹏 陆威 王骐 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2007年第z1期491-494,共4页

随着无扫描半导体激光雷达技术的突破,要求对数十瓦的大功率连续半导体激光源有更好的调制特性。文中比较各种调制方式,认为LiNbO3体调制方案是实现大功率半导体激光调制的有效途径,但其也有调制电压高、集成化小型化能力差的缺陷。基... 随着无扫描半导体激光雷达技术的突破,要求对数十瓦的大功率连续半导体激光源有更好的调制特性。文中比较各种调制方式,认为LiNbO3体调制方案是实现大功率半导体激光调制的有效途径,但其也有调制电压高、集成化小型化能力差的缺陷。基于外延生长技术半导体集成光电子工艺的发展,生长多量子阱和垂直腔面发射激光面阵成为现实。认为采用电吸收调制器与面发射激光器的集成单元构成二维密集阵列有望获得较高调制质量的大功率激光输出,可实现激光雷达的小型化。 展开更多

关键词 无扫描激光雷达 调制器 LINBO3 电吸收 多量子阱

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激光雷达技术在应县木塔形变分析中的应用 被引量：15

19

作者 郭明 闫冰男 +3 位作者 周腾飞 陈朝阳 张晨 刘运明 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2020年第2期109-117,共9页

为了更好地对应县木塔进行保护,需要分析其形变程度,了解木塔的健康状况,进而制定科学的保护方案。利用地面激光雷达、高精度全站仪等测量传感器,通过激光雷达扫描和全站仪控制测量相结合的方案采集监测数据。首先对采集的点云数据进行... 为了更好地对应县木塔进行保护,需要分析其形变程度,了解木塔的健康状况,进而制定科学的保护方案。利用地面激光雷达、高精度全站仪等测量传感器,通过激光雷达扫描和全站仪控制测量相结合的方案采集监测数据。首先对采集的点云数据进行预处理,外部点云采用整体配准算法进行配准,通过特征进行粗配准和迭代最近点(ICP)算法进行精配准的两次配准,配准后根据控制点完成内、外点云坐标转换,通过罗德里格矩阵求解空间转换参数,最终得到绝对坐标系下的整体点云模型。对点云模型进行多种剖切,测量出柱子的倾斜角度、偏移距离以及整体倾斜角度等数据,定量分析单柱、单层及整体的形变。结果表明:应县木塔各层柱子都存在形变,木塔第2层形变较大,其中M2W23号柱子倾斜最严重;各层均向东北方向有不同程度的倾斜,西南面柱子的位移量普遍较大;从整体上看,木塔向东北方向倾斜并存在着复杂的扭转变形,木塔西侧由南向北发生顺时针扭转,东侧由南向北发生逆时针扭转;应县木塔正处于严重的形变中,急需进行保护。 展开更多

关键词 应县木塔 形变分析 激光雷达扫描 点云模型

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基于动态圆柱拟合的背包激光雷达单木骨架曲线提取 被引量：2

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作者 黄志鑫 邢涛 +1 位作者 邢艳秋 王强 《中南林业科技大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第12期68-76,共9页

【目的】为了精确构建树木的三维模型,基于背包激光扫描(Backpack laser scanning,BLS)系统获取的单木点云数据,提出了一种动态圆柱拟合方法提取树木真实的骨架曲线。【方法】以广西壮族自治区南宁市高峰林场为研究区。从样地点云数据... 【目的】为了精确构建树木的三维模型,基于背包激光扫描(Backpack laser scanning,BLS)系统获取的单木点云数据,提出了一种动态圆柱拟合方法提取树木真实的骨架曲线。【方法】以广西壮族自治区南宁市高峰林场为研究区。从样地点云数据中分离出单棵杉木点云,对其地面点与树叶点进行滤波处理,得到单木枝干点云。根据树木单枝近似圆柱特性,提出动态圆柱拟合算法,将单木枝干点云分割成大量单枝点云,并对单枝点云进行优化。分别对优化后单枝点云的XYZ坐标进行主成分分析,计算其特征值,最大特征值所对应的特征向量即为主方向。基于体元逐层聚类,沿主方向进行骨架点的提取,并利用3次B样条曲线对单枝骨架点进行平滑处理以获取单枝骨架曲线。利用同向向量近邻点搜索方法确定单枝骨架曲线连接点,实现骨架曲线拼接,从而实现完整单木骨架曲线的提取。【结果】对样地单株杉木进行骨架曲线提取,设置3种动态圆柱递减参数δ。递减参数为0.3 cm时,点云利用率为95.04%,处理时间为515.05 s;递减参数为0.5 cm时,点云利用率为92.70%,处理时长为369.34 s;递减参数为0.8 cm时,点云利用率79.70%,处理时长为349.35 s。参数为0.3 cm时,点云利用率最高,能够非常完整的提取骨架曲线;参数为0.5 cm时,点云利用率可以满足骨架曲线的提取,并且算法运行时间相比于参数0.3 cm时降低了28.29%;参数为0.8 cm时,部分单枝存在缺失现象,无法满足骨架曲线提取要求。【结论】将递减参数设置为0.5 cm,利用动态圆柱拟合方法提取背包激光扫描单木点云的骨架曲线能够表征单木的几何、拓扑结构。 展开更多

关键词 骨架曲线 背包激光雷达扫描 动态圆柱拟合 单枝点云

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