基于机载激光雷达点云的交互式树木分割与建模方法研究

摘要

机载激光雷达扫描(ALS)系统可大规模获取地表树木点云,有助于较高精度树木结构参数提取和景观层面的几何重建,然而树木复杂的拓扑结构和树种的多样性给树木的准确分割与建模带来挑战.传统基于点云的自动树木分割和建模算法虽然效率高,但存在分割误差较大、建模鲁棒性较差等问题,难以满足深度学习大背景下用户对树木分割与建模结果进行精准标注的需求.针对ALS树点云密度低、点云缺失导致的自动分割与建模困难等问题,提出一种基于高度图的交互式层次分割法用于从稀疏树点云中提取单棵树点云,然后基于改进的空间殖民算法,通过交互式调节约束角度、删除阈值和影响半径等3个参数实现单棵树的重建.实验结果表明,提出的交互式分割算法能够解决最小生成树和规范割等分割算法产生的误分割问题;提出的基于改进空间殖民算法的交互式重建算法鲁棒性好,能够有效解决稀疏及缺失树点云的几何重建问题,且生成的树模型能够较好地保留原始点云的特征.