數(shù)據(jù)處理流程 市賽獲獎

三維激光掃描技術(shù)3DLaserScanningTechnology三維激光掃描技術(shù)數(shù)據(jù)濾波產(chǎn)生噪聲點(diǎn)的原因主要有以下方面：①由被掃描對象表面因素產(chǎn)生的誤差，例如，受不同的粗糙程度、表面材質(zhì)、波紋、顏色對比度等反射特性引起的誤差。當(dāng)被攝物體的表面較黑或者人射激光的反射光信號較弱等光照環(huán)境較差的情況下也很容易產(chǎn)生噪聲。②偶然噪聲，即在掃描實(shí)施過程中由于--些偶然的因素造成的點(diǎn)云數(shù)據(jù)錯誤，如在掃描建筑物時，有車輛或行人在儀器與掃描對象間經(jīng)過，這樣得到的數(shù)據(jù)就是直接的“壞點(diǎn)”，很明顯應(yīng)該刪除或者過濾掉。③由測量系統(tǒng)本身引起的誤差。例如，掃描設(shè)備的精度、CCD攝像機(jī)的分辨率、振動，等等。對于目前常見的非接觸式三維激光掃描設(shè)備，受到物體本身性質(zhì)的影響更大。數(shù)據(jù)濾波噪聲產(chǎn)生原因與處理方法在處理由隨機(jī)誤差產(chǎn)生的噪聲點(diǎn)時，要充分考慮點(diǎn)云數(shù)據(jù)的分布特征，根據(jù)分布特征采用不同的噪聲點(diǎn)處理方法。目前，點(diǎn)云數(shù)據(jù)的分布特征主要有：①掃描線式點(diǎn)云數(shù)據(jù)，按某一特定方向分布的點(diǎn)云數(shù)據(jù);②陣列式點(diǎn)云數(shù)據(jù)，按某種順序排列的有序點(diǎn)云數(shù)據(jù)：③格網(wǎng)式(三角化)點(diǎn)云數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)呈三角網(wǎng)互連的有序點(diǎn)云數(shù)據(jù);④散亂式點(diǎn)云數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)分布無章可循，完全散亂。數(shù)據(jù)濾波噪聲產(chǎn)生原因與處理方法第一種數(shù)據(jù)屬于部分有序數(shù)據(jù)，第二種和第三種數(shù)據(jù)屬于有序數(shù)據(jù)，這三種形式的數(shù)據(jù)點(diǎn)之間存在拓?fù)潢P(guān)系，去噪壓縮相對簡單，采用平滑濾波的方法就可以進(jìn)行去噪處理。常用的濾波方法有高斯濾波、中值濾波、平均濾波。對于散亂點(diǎn)云數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)點(diǎn)之間沒有建立拓?fù)潢P(guān)系。目前散亂點(diǎn)云數(shù)據(jù)的去噪處理還沒有一種快速、有效的方法。目前對散亂點(diǎn)云數(shù)據(jù)濾波的研究主要分兩類：一類是將散亂點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成網(wǎng)格模型，然后運(yùn)用網(wǎng)格模型的濾波方法進(jìn)行濾波處理;另一類是直接對點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波操作。常見的散亂點(diǎn)云數(shù)據(jù)濾波方法有雙邊濾波算法、拉普拉斯(Laplace)濾波、二次Laplace方法、平均曲率流、穩(wěn)健濾波算法點(diǎn)云去噪處理。數(shù)據(jù)濾波噪聲產(chǎn)生原因與處理方法根據(jù)噪聲點(diǎn)的空間分布情況，可將噪聲點(diǎn)大致分為以下四類：①飄移點(diǎn)，即那些明顯遠(yuǎn)離點(diǎn)云主體，飄浮于點(diǎn)云上方的稀疏、散亂點(diǎn)。②孤立點(diǎn)，即那些遠(yuǎn)離點(diǎn)云中心區(qū)，小而密集的點(diǎn)云。③冗余點(diǎn)，即那些超出預(yù)定掃描區(qū)域的多余掃描點(diǎn)。④混雜點(diǎn)，即那些和正確點(diǎn)云混淆在一起的噪聲點(diǎn)。對于第①、②、③類噪聲，通?？刹捎矛F(xiàn)有的點(diǎn)云處理軟件通過可視化交互方式直接刪除，而第四類噪聲必須借助點(diǎn)云去噪算法才能剔除。數(shù)據(jù)濾波噪聲產(chǎn)生原因與處理方法一鍵全自動剔除植被數(shù)據(jù)縮減是對密集的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行縮減，從而實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云數(shù)據(jù)量的減小。通過數(shù)據(jù)縮減可以極大地提高點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理效率。常用縮減方法：①在數(shù)據(jù)獲取時對點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行簡化，根據(jù)目標(biāo)物的形狀以及分辨率的要求，設(shè)置不同的采樣間隔來簡化數(shù)據(jù)，同時使得相鄰測站沒有太多的重疊，這種方法效果明顯，但會大大降低分辨率。②在正常采集數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用--些算法來進(jìn)行縮減。常用的數(shù)據(jù)縮減算法有基于Delaunay三角化的數(shù)據(jù)縮減算法(主要方法有包絡(luò)網(wǎng)格法、頂點(diǎn)聚類法、區(qū)域合并法、邊折疊法、小波分解法)、基于八叉樹的數(shù)據(jù)縮減算法、點(diǎn)云數(shù)據(jù)的直接縮減算法。數(shù)據(jù)縮減數(shù)據(jù)縮減方法點(diǎn)云數(shù)據(jù)優(yōu)化一般分兩種：去除冗余和抽稀簡化。冗余數(shù)據(jù)是指多站數(shù)據(jù)配準(zhǔn)后雖然得到了完整的點(diǎn)云模型，但是也會生成大量重疊區(qū)域的數(shù)據(jù)。這種重疊區(qū)域的數(shù)據(jù)會占用大量的資源，降低操作和儲存的效率，還會影響建模的效率和質(zhì)量。某些非重要站的點(diǎn)云可能會出現(xiàn)點(diǎn)云過密的情況，則采用抽稀簡化。抽稀簡化的方法很多，簡單的如設(shè)置點(diǎn)間距，復(fù)雜的如利用曲率和網(wǎng)格。數(shù)據(jù)縮減數(shù)據(jù)縮減方法《規(guī)程》中指出：降噪與抽稀應(yīng)符合下列規(guī)定：①點(diǎn)云數(shù)據(jù)中存在脫離掃描目標(biāo)物的異常點(diǎn)、孤立點(diǎn)時，應(yīng)采用濾波或人機(jī)交互進(jìn)行降噪處理;②點(diǎn)云數(shù)據(jù)抽稀應(yīng)不影響目標(biāo)物特征識別與提取，且抽稀后點(diǎn)間距應(yīng)滿足相應(yīng)的要求。數(shù)據(jù)縮減數(shù)據(jù)縮減方法點(diǎn)云壓縮主要根據(jù)點(diǎn)云表征對象的幾何特征，去除冗余點(diǎn)，保留生成對象形面的主要特征，以此提高點(diǎn)云存儲和處理效率。理想的點(diǎn)云壓縮方法應(yīng)做到能用盡量少的點(diǎn)來表示盡量多的信息，目標(biāo)是在給定的壓縮誤差范圍內(nèi)找到具有最小采樣率的點(diǎn)云，使由壓縮后點(diǎn)云構(gòu)成的幾何模型表面與原始點(diǎn)云生成的模型表面之間的誤差最小，同時追求更快的處理速度。數(shù)據(jù)縮減數(shù)據(jù)縮減方法常見的數(shù)據(jù)縮減方法如下：①掃描線式點(diǎn)云數(shù)據(jù)，可以采用曲率累加值重采樣，均勻弦長重采樣，弦高差重采樣等方法。②陣列式點(diǎn)云數(shù)據(jù)，可以采用倍率縮減、等間距縮減、弦高差縮減等壓縮方法。③格網(wǎng)式點(diǎn)云數(shù)據(jù)，可采用等密度法，最小包圍區(qū)域等方法。④散亂式點(diǎn)云數(shù)據(jù)，可采用包圍盒法，均