针对目前激光雷达(Light Detection And Ranging,LIDAR)采集的森林点云数据使用K-means算法进行单木识别时,算法的收敛时间长,以及对于株树密度大的森林场景容易产生过聚类的问题,提出了一种改进的多层K-means单木识别算法。以黑龙江省...针对目前激光雷达(Light Detection And Ranging,LIDAR)采集的森林点云数据使用K-means算法进行单木识别时,算法的收敛时间长,以及对于株树密度大的森林场景容易产生过聚类的问题,提出了一种改进的多层K-means单木识别算法。以黑龙江省佳木斯市孟家岗林场落叶松人工林的点云数据为实验对象,通过RANSAC算法和半径离群值算法去除数据中的地面点与非树干且非地面点,最后通过多层K-means算法进行单木的识别。结果表明,改进后的多层K-means算法单木识别的识别率达到了91.01%,误判树木的数量为0,算法收敛时间相较于传统K-means算法缩短了48.13%。可以得出结论,多层K-means算法效率更高,对复杂密集的林分样地进行单木识别有更好的效果,降低了勘测森林结构的成本,这对于森林结构参数的测算、森林资源的保护与总体规划工作有重要意义。展开更多
地基激光雷达能够获取高精度的三维点云数据,从而获取森林中树木和地形的精细结构,有助于深入分析森林生态系统的变化。针对地基激光雷达的森林场景点云数据配准问题,提出一种基于树木分枝结构的无标记自动配准方法。该方法通过识别森...地基激光雷达能够获取高精度的三维点云数据,从而获取森林中树木和地形的精细结构,有助于深入分析森林生态系统的变化。针对地基激光雷达的森林场景点云数据配准问题,提出一种基于树木分枝结构的无标记自动配准方法。该方法通过识别森林中树木的自然分枝结构,构建两站场景点云中的关键点集,并从中筛选匹配点对,利用四点全等集(4PCS)算法实现粗配准,然后再采用点到平面迭代最近点(point to plane ICP)算法完成精配准,最终实现高精度配准。实验中使用5组森林场景点云数据验证并分析所提配准方法,其中3组点云数据分别来自实验组采集的北京野鸭湖国家湿地公园和北京市海淀公园中的森林场景,另外2组点云数据来自开源数据Tongji Tree dataset。所提方法配准5个森林场景结果的均方根误差(RMSE)均值和平均绝对误差(MAE)均值分别为2.4 cm和2.1 cm左右。实验中对所提方法与Super4PCS方法的配准结果进行比较,同时测试了其他关键点检测方法,并使用配准重叠度辅助评估配准结果。实验结果表明,所提方法能够在无标记的情况下较为准确地配准森林场景点云数据,且配准效率较高,可以为后续数据处理及应用奠定良好基础。展开更多
文摘针对目前激光雷达(Light Detection And Ranging,LIDAR)采集的森林点云数据使用K-means算法进行单木识别时,算法的收敛时间长,以及对于株树密度大的森林场景容易产生过聚类的问题,提出了一种改进的多层K-means单木识别算法。以黑龙江省佳木斯市孟家岗林场落叶松人工林的点云数据为实验对象,通过RANSAC算法和半径离群值算法去除数据中的地面点与非树干且非地面点,最后通过多层K-means算法进行单木的识别。结果表明,改进后的多层K-means算法单木识别的识别率达到了91.01%,误判树木的数量为0,算法收敛时间相较于传统K-means算法缩短了48.13%。可以得出结论,多层K-means算法效率更高,对复杂密集的林分样地进行单木识别有更好的效果,降低了勘测森林结构的成本,这对于森林结构参数的测算、森林资源的保护与总体规划工作有重要意义。
文摘地基激光雷达能够获取高精度的三维点云数据,从而获取森林中树木和地形的精细结构,有助于深入分析森林生态系统的变化。针对地基激光雷达的森林场景点云数据配准问题,提出一种基于树木分枝结构的无标记自动配准方法。该方法通过识别森林中树木的自然分枝结构,构建两站场景点云中的关键点集,并从中筛选匹配点对,利用四点全等集(4PCS)算法实现粗配准,然后再采用点到平面迭代最近点(point to plane ICP)算法完成精配准,最终实现高精度配准。实验中使用5组森林场景点云数据验证并分析所提配准方法,其中3组点云数据分别来自实验组采集的北京野鸭湖国家湿地公园和北京市海淀公园中的森林场景,另外2组点云数据来自开源数据Tongji Tree dataset。所提方法配准5个森林场景结果的均方根误差(RMSE)均值和平均绝对误差(MAE)均值分别为2.4 cm和2.1 cm左右。实验中对所提方法与Super4PCS方法的配准结果进行比较,同时测试了其他关键点检测方法,并使用配准重叠度辅助评估配准结果。实验结果表明,所提方法能够在无标记的情况下较为准确地配准森林场景点云数据,且配准效率较高,可以为后续数据处理及应用奠定良好基础。
