一种基于无人机激光雷达的大流域地形变化切片方法

专利主权项内容

1.一种基于无人机激光雷达的大流域地形变化切片方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、待测流域的点云获取：采用无人机搭载三维激光雷达系统对待测流域进行扫描，得到第q期初始激光点云和第q+1期初始激光点云；其中，q为正整数，且1≤q；第q期初始激光点云和第q+1期初始激光点云的点云坐标为CGCS2000坐标系；步骤二、待测流域的点云的切片：步骤201、采用计算机建立OXYZ坐标系；其中，OXYZ坐标系中X轴的正方向沿待测流域的主沟道延伸方向，OXYZ坐标系中Y轴垂直X轴，OXYZ坐标系中Z轴垂直X轴和Y轴垂直向上；步骤202、采用计算机将第q期初始激光点云和第q+1期初始激光点云转换为OXYZ坐标系下的点云坐标，得到第q期激光点云和第q+1期激光点云；步骤203、当X轴的正方向沿待测流域的主沟道延伸方向，在OXYZ坐标系下，采用计算机按照相邻两期的点云切片厚度δ(q, q+1)，将第q期激光点云沿X轴方向做多个切平面并将多个切平面沿X轴正方向排序依次记作第1个切平面，...，第j个切平面，...，第J个切平面；其中，j和J均为正整数，且1≤j≤J；任一个切平面垂直X轴，第1个切平面和第J个切平面之间相邻两个切平面的间距为δ(q, q+1)，第1个切平面距离第q期激光点云与第q+1期激光点云中最小X轴坐标处的间距为δ(q, q+1)/2，第J个切平面距离第q期激光点云与第q+1期激光点云中最大X轴坐标处的间距记作L(J, J-1), 且L(J, J-1)不大于δ(q, q+1)；步骤三、待测流域点云切片的收缩：步骤301、当X轴的正方向沿待测流域的主沟道延伸方向，当j处于1～J-1时，采用计算机将第j个切平面左侧及右侧X轴方向δ(q, q+1)/2范围内的点云投影至第j个切平面，得到第q期第j个点云切片；当j取J时，采用计算机将第J个切平面右侧X轴方向的剩余点云及左侧X轴方向δ(q, q+1)/2范围内的点云投影至第J个切平面，得到第q期第J个点云切片；步骤302、采用计算机获取第q期第j个点云切片上投影点的总数并记作P；步骤303、采用计算机利用K近邻方法对第q期第j个点云切片上的点云进行处理，得到第q期第j个点云切片上第p个投影点的K邻域N，再对N进行狄洛尼三角剖分，得到第q期第j个点云切片上第p个投影点的单环邻域点集合；其中，第q期第j个点云切片上第p个投影点的单环邻域点集合记作第p个单环邻域点集合；p为正整数，且1≤p≤P；pp步骤304、采用计算机将第p个投影点和第p个投影点的单环邻域点集合记作第p个投影点集合，并对第q期第j个点云切片上第p个投影点集合进行处理，得到余切权拉普拉斯矩阵L；步骤305、采用计算机根据余切权拉普拉斯矩阵L，对第p个投影点集合进行收缩，得到第p个投影点集合中各个收缩后的坐标，提取得到第p个投影点收缩后的坐标；步骤306、多次重复步骤303至步骤305的方法，完成第q期第j个点云切片上各个投影点的收缩，将收缩后的各个投影点组合为第q期第j个理想点云切片；步骤307、按照步骤301至步骤306的方法，完成第q+1期第j个点云切片上各个投影点的收缩，得到第q+1期第j个理想点云切片；步骤四、获取后一期点云切片相对前一期点云切片的切片变化面积：步骤401、采用计算机将第q期第j个理想点云切片中距离最远的两个点中靠近原点的点作为第一个点，另一个作为终点，利用贪心算法以两点距离最近对第q期第j个理想点云切片中各个点进行排序，得到第q期第j个有序点云；步骤402、按照步骤401的方法，得到第q+1期第j个有序点云；步骤403、当X轴的正方向沿待测流域的主沟道延伸方向，采用计算机将第q期第j个有序点云和第q+1期第j个有序点云/>同步绘制在平面OYZ上，且/>和/>中相交的相邻两个交点将/>和/>之间围设的区域划分为第1个切平面区块，..，第e个切平面区块，..，第E个切平面区块；其中，e和E均为正整数，且1≤e≤E，E表示第j个点云切片上切平面区块的总数；jjjj步骤404、获取剔除空间分布式LoD后第j个有序点云上第e个切平面区块的面积记作五、待测流域的体积变化量获取：步骤501、根据第j个有序点云上第e个切平面区块的面积，获取第j个有序点云上第e个切平面区块的变化体积，进而得到第j个点云切片的变化体积；步骤502、将各个点云切片的变化体积累加得到待测流域区域第q+1期相对第q期的体积变化量V(q, q+1)。 来自：马 克 团 队