複雑な斜面の異種点群登録および三次元地形の精密再構築

TANG Yiliang ,  

YANG Yun ,  

WAN Yu ,  

XU Yongjie ,  

WANG Rui ,  

GU Dizheng ,  

摘要

植生被覆や地形起伏が大きい地域におけるドローン画像点群と三次元レーザ点群の密度差、空間分布の不均一性および特徴の不明瞭さの問題に対して、点群データの主要な斜面特徴を強化するサンプルコンセンサス初期整列(Sample Consensus Initial Alignment、SAC-IA)と反復最近傍点(Iterative Closest Point、ICP)を組み合わせた登録アルゴリズムを提案した。まず、二つの点群データをそれぞれ前処理し、ランダムサンプルコンセンサス(Random Sample Consensus、RANSAC)アルゴリズムに基づき、特徴の弱い点群領域をフィッティングして点群の面特徴を強化し、複数の重要な斜面を構築した。さらに、SAC-IAとICPアルゴリズムを組み合わせて二つの点群を登録し、冗長かつ重複する点を除去して融合を実現した。最後に、漸進的三角不規則ネットワークフィルタリング(Progressive Triangulated Irregular Network、PTIN)アルゴリズムを選択して融合点群から地上点を抽出し、反距離加重(Inverse Distance Weighted、IDW)アルゴリズムにより三次元地形を再構築し、デジタル標高モデル(Digital Elevation Model、DEM)を生成した。実測データによる検証で、本アルゴリズムは従来のSAC-IAとICPの組み合わせアルゴリズムと比較して、登録後の点群データの精度(平均二乗誤差)が3.325 m改善され、融合点群で再構成したDEMの点位置精度(平均絶対誤差および平均二乗誤差)はそれぞれ0.18 mおよび0.14 m改善された。本アルゴリズムで生成したDEMは1:500の国家規格要求を満たし、地形の細部特徴をより良く反映する。

关键词

ランダムサンプルコンセンサス;斜面フィッティング;点群登録;デジタル標高モデル;三次元再構築

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