[发明专利]基于角度和强度的车载激光点云噪点自动去除方法

权利要求书

1.一种基于角度和强度的车载激光点云噪点自动去除方法，首先，使用车载三维激光测量系统进行采集数据，采集数据过程在车辆行驶中进行，三维激光扫描仪用于获取点云数据，GPS导航仪与惯性制导系统构成的POS系统用于获取姿态位置信息；点云数据按照圈索引进行组织，以获取每一个扫描圈的三维坐标点集；按照时间对齐，根据采集的POS信息进行线性插值解算，获取三维点云数据扫描圈每一圈的姿态信息及位置信息；定义车载三维激光测量系统中的POS系统中心点为坐标系原点，车辆行驶的方向为Y轴正方向，垂直向上的方向为Z轴正方向，构建空间坐标系，其特征在于：再按如下步骤操作：

步骤1、根据点云数据每一个扫描圈POS系统的时间信息及经纬度位置信息，计算出每一扫描圈时刻太阳高度角θ_si；

步骤2、根据点云数据每一个扫描圈POS系统的姿态信息及空间三维坐标位置信息，求解出每一扫描圈POS平面的方程表达式；

步骤3、从用圈索引组织的点云数据中取出任意第i扫描圈中包含的任意点j与POS中心连线构成三维向量V_ij，计算V_ij与POS平面法向量N_i的夹角ɑ_ij，比较夹角ɑ_ij与太阳高度角余角β_ij差值得到角度差值θ_ij，然后θ_ij与阈值T_A进行比较，将小于角度阈值T_A的点初步判定为噪声点；

步骤4、统计在被初步判定为噪声点的邻域范围内空间分布,构建协方差矩阵∑_j(x,y,z)，计算出矩阵特征值λ₁，λ₂，λ₃，然后根据矩阵特征值计算共面特征值P_λj及共线特征值L_λj，对比共面特征值P_λj与阈值P_T，共线特征值L_λj与阈值L_T，将均小于阈值的点判定为噪声点；

步骤5、统计判定为噪声点的邻域范围内的坐标点强度分布的方差值δ_j，设定方差阈值δ_T，将大于方差阈值的点确定为噪声点。

2.根据权利要求1所述的基于角度和强度的车载激光点云噪点自动去除方法，其特征在于：步骤1中所述每一扫描圈的位置信息为经纬度坐标(L_i，B_i，H_i)，时间信息为UTM时间或者北京时间t_i；按照公式①，求得任意时刻任意地方的太阳高度角θ_si：

sin(θ_si)＝sin(σ_i)sin(L_i)+cos(L_i)cos(σ_i)cos(S_i)……………………①

其中θ_si表示当前圈的太阳高度角，σ_i表示当前圈时刻太阳视赤纬，L_i表示当前扫描圈的地理纬度，北纬为正，S_i表示太阳时角。

3.根据权利要求1所述的基于角度和强度的车载激光点云噪点自动去除方法，其特征在于：步骤2中所述求解每一扫描圈POS平面方程表达式，一方面POS平面作为三维空间中的一个平面，由平面上的POS中心点以及平面的法向量表示；另一方面车辆行驶过程中，三维激光移动测量系统中POS系统的姿态信息用三个角度表达，即绕参考坐标系Z轴旋转角绕X轴旋转角ω,以及绕Y轴旋转角κ；定义POS平面作为测量系统所在的一个平面，将POS平面由坐标系的XOY平面绕X轴旋转ω,以及绕Y轴旋转角κ得到，等效于XOY平面的法向量（0，0，1），经过上述旋转操作后，获取每一扫描圈POS平面的法向量N_i；POS系统中心点O的坐标值(X₀,Y₀,Z₀)由GPS系统定位获取，由此确定POS平面方程表达式。