中科北纬(北京)科技有限公司

010-5289 6043

中科北纬(北京)科技有限公司

公司动态

Technology and information

技术与资讯

网站首页 > 技术与资讯 > 公司动态

银河点点通高密度机载点云专题(一)——点云密度特征分析

2021-03-09 15:58:12 337 发布:中科北纬
       机载激光雷达获取的数据以大量的空间点为主,俗称点云。机载LiDAR点云密度用于描述单位面积上激光雷达点的平均数量,定义为以高程方向为法向方向、单位面积上激光雷达点的平均数量,它反映了激光雷达脚点空间分布的特点及密集程度。密度作为点云数据的重要属性,是分辨地物细微程度的一种度量,越高的点云密度就能探测越微小目标,也就能够更精确地描述地形地物的特征和规律。点云密度作为评价数据质量的重要指标,反映着数据用于生产应用的能力。并且,点云密度作为点云数据处理算法的运算前提,影响着数据处理的精度和效率。可以说,点云密度贯穿着整个机载激光雷达的数据设计、处理、应用的生命周期。

       点云密度作为激光雷达技术的关键指标,其重要性归纳如下:


  • 点云密度是成果提交时必要的质检项,是项目成果的主要指标之一;
  • 点云密度是航线规划、激光雷达作业参数设置需考虑的主要指标之一;
  • 点云密度是分辨地形地物特征细微程度的度量,是点云质量的重要评价指标之一;
  • 点云密度是激光雷达硬件性能的主要指标之一;
  • 点云度是点云数据后处理软件各步骤算法的重要参量,参量的设置和优化决定了最终的处理效果;
  • 点云密度与项目成本密切相关。


      近几年,随着激光雷达技术的普及和多行业应用的延展,引导了无人机LiDAR硬件系统的快速迭代和大量新品的上市,外业获取的点云精度越来越高、密度越来越大,甚至单架次、单航带的机载LiDAR的点云密度优于1000个点/平方米、与部分车载LiDAR点云密度水平相当,着实让人惊奇和兴奋。虽然高密度的无人机LiDAR点云已经成为目前一种主流空间数据类型,但由于后处理软件相对于硬件系统升级的滞后性,使得高密度点云应用还不成熟。



图1 某林地的高密度机载LiDAR点云数据

(点云密度为750 pt/m²)


      下图展示的是海达数云PM-1500在同一区域,以不同高度获取的三种不同密度的机载LiDAR点云数据,设备同时搭载有航测相机,点云经过影像着色处理。

(a) 航高700m、点密度为5 pt/m²

(b航高400m、点密度为19 pt/m²

(c) 航高300m、点密度为105 pt/m²

图2 PM-1500获取的机载LiDAR点云


       以上三图的点云密度逐渐升高,由此可见,越高的点云密度能探测越微小目标,也能够更精确地描述地形地物的特征和规律。

       点云密度作为点云数据后处理软件必须考虑的因素。然而,目前多数的点云后处理软件涉及的很多算法和工具并没有考虑密度因素,并不具备完全的通用性。多数软件对于中低密度点云可获得较好的成果,但用于高密度点云处理时,往往存在软件易崩溃、处理进程停止或者处理效果不佳的现象。需要对比和探索多种软件才能获取最佳的点云数据处理方案。对此,银河点点通软件基于十余年科研成果的转化,算法积累和打磨,我们从数据处理端,针对高密度点云数据处理给出“锦囊妙计”。

       银河点点通基于创新性的面向对象的点云分析理论,形成一套完整的从“点云→配准→点云分割→语义标注→单体化→3D建模→统计分析”的点云处理和分析技术流程。针对当前高密度点云难以处理的现状,银河点点通开发出高密度点云模块,为高密度机载点云滤波、分类和单木分割提供一站式的解决方案。

图3 高密度一键式点云分类功能


       关于软件功能的具体应用将在后面系列中为大家一一分享。

       综上所述,随着激光雷达设备硬件制造技术的提升,项目质量要求向着高精度、高精细化、高分辨率的发展,激光雷达技术应用方向的拓展,都展示出了高密度的无人机LiDAR点云已逐渐成为点云发展的大趋势之一,计算机基础硬件设备的升级也为大数据量的承载提供了可能。银河点点通愿在点云的后处理阶段为这一趋势助力,为行业的技术升级贡献一丝力量,为用户的行业应用提供更多可能。


其他新闻

-->