一種地面激光雷達(dá)掃描數(shù)據(jù)中綠色植被濾除方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種基于高分辨率影像數(shù)據(jù)濾除點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的綠植數(shù)據(jù)的方法。本發(fā)明首先對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù)的特點(diǎn)進(jìn)行分析；之后提出方法將影像數(shù)據(jù)進(jìn)行顏色空間變換，即從普通的RGB影像轉(zhuǎn)換為HLS影像；然后根據(jù)色調(diào)和飽和度對(duì)影像中的綠色植被覆蓋區(qū)域進(jìn)行提取，并對(duì)提取區(qū)域進(jìn)行二值圖像的腐蝕運(yùn)算和膨脹運(yùn)算以消除噪點(diǎn)，然后依據(jù)提取結(jié)果對(duì)配準(zhǔn)后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行濾除處理。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：基于二維圖像的處理降低了三維點(diǎn)云空間數(shù)據(jù)處理的難度；由RGB顏色空間到HLS顏色空間的變換能夠有效識(shí)別綠色植被區(qū)域；二值圖像的腐蝕和膨脹運(yùn)算能夠有效解決提取區(qū)域的孔洞問題。
【專利說明】一種地面激光雷達(dá)掃描數(shù)據(jù)中綠色植被濾除方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及地面激光雷達(dá)數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，尤其是一種地面激光雷達(dá)掃描數(shù)據(jù)中綠色植被濾除方法。
【背景技術(shù)】
[0002]地面激光雷達(dá)具有使用方便、測(cè)量速度快、采集數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn)，在近距離測(cè)量時(shí)可以達(dá)到非常高的精度，能夠獲取包含有掃描目標(biāo)精細(xì)三維結(jié)構(gòu)信息的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。經(jīng)過多年的發(fā)展，地面激光雷達(dá)技術(shù)日臻成熟，在許多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，如:地質(zhì)學(xué)與地質(zhì)分析，城市規(guī)劃，林業(yè)與植被分析等。由于地面激光雷達(dá)獲取的信息中包含有精確細(xì)致的目標(biāo)結(jié)構(gòu)信息，常被用來重建目標(biāo)結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，或者分析目標(biāo)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及變化。地面激光雷達(dá)設(shè)備在采集目標(biāo)數(shù)據(jù)時(shí)經(jīng)常和高分辨率相機(jī)結(jié)合使用，以便能夠在掃描目標(biāo)形體結(jié)構(gòu)的同時(shí)獲取目標(biāo)的紋理信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)云的著色。除此之外，地面激光雷達(dá)數(shù)據(jù)也可以和目標(biāo)的其它光譜數(shù)據(jù)源進(jìn)行融合開展相關(guān)研究工作。地面激光雷達(dá)所獲取的掃描點(diǎn)數(shù)據(jù)的疏密程度受到掃描時(shí)地面激光雷達(dá)和目標(biāo)的位置關(guān)系，以及目標(biāo)自身形體結(jié)構(gòu)等因素的影響。
[0003]在野外掃描的過程中，遇到掃描目標(biāo)被樹木遮擋或者被植被覆蓋時(shí)，單次掃描經(jīng)常無法避免綠植對(duì)目標(biāo)數(shù)據(jù)采集的影響；在條件允許的情況下，可以通過在多個(gè)位置對(duì)目標(biāo)進(jìn)行多角度掃描，并對(duì)多次掃描結(jié)果進(jìn)行拼接來獲取目標(biāo)較為完整的掃描結(jié)果。但不管是單次掃描，還是多次掃描，目標(biāo)附近的綠植不但給目標(biāo)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的完整獲取造成影響，還由于其自身被地面激光雷達(dá)掃描形成點(diǎn)云數(shù)據(jù)從而對(duì)目標(biāo)數(shù)據(jù)的后續(xù)處理帶來干擾。在大范圍，近距離，高分辨率的模式下，地面激光雷達(dá)獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)量非常大。
[0004]現(xiàn)有的對(duì)于激光雷達(dá)掃描數(shù)據(jù)的植被濾除研究主要是基于機(jī)載激光雷達(dá)平臺(tái)，主要方法可以分為基于數(shù)值形態(tài)學(xué)、基于三角網(wǎng)格致密化和基于線性預(yù)測(cè)和分層魯棒插值的三類方法。地面激光雷達(dá)的使用距離比機(jī)載平臺(tái)近很多，可以在水平向360度掃描，目標(biāo)的形體結(jié)構(gòu)對(duì)掃描影響較大等特點(diǎn)均使得地面激光雷達(dá)數(shù)據(jù)具有其自身的特點(diǎn)。而且，地面激光雷達(dá)配置高分辨率相機(jī)的使用方法也為數(shù)據(jù)的處理提供了更多的可能性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了減少采集獲得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中綠色植被的影響，提出一種地面激光雷達(dá)掃描數(shù)據(jù)中綠色植被濾除方法，從掃描獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中濾除綠色植被可以大大減少后期的數(shù)據(jù)處理工作量，提高點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理效率。
[0006]現(xiàn)有的地面激光雷達(dá)工作時(shí)配置的相機(jī)同步采集獲得高分辨率影像數(shù)據(jù)，在后期處理時(shí)可以通過將影像數(shù)據(jù)與點(diǎn)云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)，使得點(diǎn)云數(shù)據(jù)具有顏色信息，從而能夠描述目標(biāo)的紋理特征。本發(fā)明首先對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù)的特點(diǎn)進(jìn)行分析；之后提出方法將影像數(shù)據(jù)進(jìn)行顏色空間變換，即從普通的RGB影像轉(zhuǎn)換為HLS影像；然后根據(jù)色調(diào)和飽和度對(duì)影像中的綠色植被覆蓋區(qū)域進(jìn)行提取，并對(duì)提取區(qū)域進(jìn)行二值圖像的腐蝕運(yùn)算和膨脹運(yùn)算以消除噪點(diǎn)，然后依據(jù)提取結(jié)果對(duì)配準(zhǔn)后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行濾除處理。最后，本發(fā)明采用地面激光雷達(dá)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了方法的可行性和有效性，并給出相應(yīng)的結(jié)論。
[0007]本發(fā)明的一種地面激光雷達(dá)掃描數(shù)據(jù)中綠色植被濾除方法，包括以下幾個(gè)步驟:
[0008]( I)地面激光雷達(dá)配置有相機(jī)，在地面激光雷達(dá)掃描時(shí)，相機(jī)同步采集，獲取影像數(shù)據(jù)，通過顏色空間轉(zhuǎn)換，將影像數(shù)據(jù)從RGB顏色空間轉(zhuǎn)換為HLS顏色空間；
[0009](2 )在HLS顏色空間中的H通道和S通道分別提取綠植區(qū)域，將兩個(gè)通道得到的提取結(jié)果進(jìn)行融合，得到綠植覆蓋區(qū)域圖像，對(duì)綠植覆蓋區(qū)域圖像進(jìn)行二值圖像的腐蝕運(yùn)算和膨脹運(yùn)算，得到最終的綠植提取區(qū)域；
[0010](3)通過已經(jīng)標(biāo)示綠植區(qū)域的影像和掃描點(diǎn)云配準(zhǔn)生成帶紋理的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，然后濾除點(diǎn)云數(shù)中的綠植點(diǎn)云，最終完成地面激光雷達(dá)掃描數(shù)據(jù)中綠色植被濾除。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0012](I)基于二維圖像的處理降低了三維點(diǎn)云空間數(shù)據(jù)處理的難度；
[0013](2)由RGB顏色空間到HLS顏色空間的變換能夠有效識(shí)別綠色植被區(qū)域；
[0014](3) 二值圖像的腐蝕和膨脹運(yùn)算能夠有效解決提取區(qū)域的孔洞問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明 方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0017]本發(fā)明的一種地面激光雷達(dá)掃描數(shù)據(jù)中綠色植被濾除方法，流程如圖1所示，包括以下幾個(gè)步驟:
[0018]( I)地面激光雷達(dá)配置有相機(jī)，在地面激光雷達(dá)掃描時(shí)，相機(jī)同步采集，獲取影像數(shù)據(jù)，通過顏色空間轉(zhuǎn)換，將影像數(shù)據(jù)從RGB顏色空間轉(zhuǎn)換為HLS顏色空間；
[0019]從RGB顏色空間到HLS顏色空間的轉(zhuǎn)換，通過如下公式進(jìn)行:
[0020]
【權(quán)利要求】
1.一種地面激光雷達(dá)掃描數(shù)據(jù)中綠色植被濾除方法，包括以下幾個(gè)步驟: (I)地面激光雷達(dá)配置有相機(jī)，在地面激光雷達(dá)掃描時(shí)，相機(jī)同步采集，獲取影像數(shù)據(jù)，通過顏色空間轉(zhuǎn)換，將影像數(shù)據(jù)從RGB顏色空間轉(zhuǎn)換為HLS顏色空間； (2 )在HLS顏色空間中的H通道和S通道分別提取綠植區(qū)域，將兩個(gè)通道得到的提取結(jié)果進(jìn)行融合，得到綠植覆蓋區(qū)域圖像，對(duì)綠植覆蓋區(qū)域圖像進(jìn)行二值圖像的腐蝕運(yùn)算和膨脹運(yùn)算，得到最終的綠植提取區(qū)域； (3)通過已經(jīng)標(biāo)示綠植區(qū)域的影像和掃描點(diǎn)云配準(zhǔn)生成帶紋理的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，然后濾除點(diǎn)云數(shù)中的綠植點(diǎn)云，最終完成地面激光雷達(dá)掃描數(shù)據(jù)中綠色植被濾除。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地面激光雷達(dá)掃描數(shù)據(jù)中綠色植被濾除方法，所述的(1)中: 從RGB顏色空間到HLS顏色空間的轉(zhuǎn)換，通過如下公式進(jìn)行:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地面激光雷達(dá)掃描數(shù)據(jù)中綠色植被濾除方法，所述的(2)中: 選定HLS顏色空間中H通道和S通道中的顏色閾值，通過在H通道和S通道中的閾值處理，分別獲得影像數(shù)據(jù)中綠植覆蓋的主體區(qū)域，對(duì)于兩個(gè)通道中分別獲得的結(jié)果進(jìn)行區(qū)域融合，獲得較為可靠的綠植覆蓋區(qū)域圖像；對(duì)綠植覆蓋區(qū)域圖像進(jìn)行二值圖像的腐蝕運(yùn)算和膨脹運(yùn)算，具體為: 對(duì)于非綠植區(qū)域出現(xiàn)的噪點(diǎn)，采用二值圖像的腐蝕運(yùn)算進(jìn)行消除；假設(shè)初步提取的綠植覆蓋區(qū)域圖像為A,腐蝕運(yùn)算所采用的結(jié)構(gòu)元素為B,將A被B腐蝕記為A Θ B,并定義如下:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地面激光雷達(dá)掃描數(shù)據(jù)中綠色植被濾除方法，所述的(3)中: 根據(jù)步驟(2)得到的綠植提取區(qū)域，將原始影像數(shù)據(jù)中的綠植提取區(qū)域改用特定的顏色信息標(biāo)識(shí)，得到修改后的影像數(shù)據(jù)，修改后的影像數(shù)據(jù)與掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)生成帶紋理的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，根據(jù)所標(biāo)識(shí)的特定顏色信息對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)檢索，檢索到特定顏色標(biāo)識(shí)信息后，就將該點(diǎn)數(shù)據(jù)作為綠植點(diǎn)云數(shù)據(jù)刪除，實(shí)現(xiàn)對(duì)綠植點(diǎn)云數(shù)據(jù)的剔除。
【文檔編號(hào)】G06K9/46GK103593858SQ201310562609
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月13日
【發(fā)明者】汪沛, 步國(guó)超 申請(qǐng)人:北京林業(yè)大學(xué)