[发明专利]一种自适应复杂地形结构的点云滤波方法

权利要求书

1.一种自适应复杂地形结构的点云滤波方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)构建点云金字塔；

(2)采用格网窗口最大的金字塔层级数据初始化地面点G，并将下一级数据加入待分类点U，更新待分类点；

(3)迭代处理点云金字塔的所有层级，处理完所有待分类点，并且保存新增加地面点

(31)利用已有地面点，采用具有局部抗噪性的DEM内插算法获取地面DEM，并同时获取对应区域的弯曲能量；

(32)根据DEM、弯曲能量以及金字塔尺度信息，采用自适应复杂地形结构的参数优选方法获取滤波阈值并进行滤波，区分地面点与非地面点；

(33)重复步骤(31)～(32)，直至无新增地面点；

(4)存储分类后的地面点与非地面点，其中，地面点标记为2，非地面点标记为1；

其中，所述步骤(31)中具有局部抗噪性的DEM内插算法包括以下步骤：

(311)在获取所有地面点之后，迭代处理所有地面点，确定所有数据点的三维轴向外包盒大小，用于后续确定DEM范围、行列数信息；

(312)初始化DEM和弯曲能量栅格结构，并根据金字塔层级信息，计算正则化约束权重λ；

(313)对地面点的二维平面坐标，构建KD-树的空间索引，用于迭代处理DEM格网的近邻索引，内插对应的格网信息；

(314)对每一DEM格网，求取该格网处的二维平面坐标(X,Y)，在KD-树索引中按自适应半径增长方法搜索至少9个近邻点，并且获取其对应的三维坐标(X,Y,Z)，作为样条函数的控制点；

(315)根据控制点三维坐标，更新样条函数矩阵，用于计算样条函数参数，样条函数的解具有线性方程的闭合解形式，采用QR分解求解样条函数的参数信息；

(316)利用样条函数参数，计算DEM格网对应二维平面坐标(X,Y)处的高程值Z并保存入DEM的栅格结构中对应的行列号之中；

(317)重复步骤(314)至(316)直至迭代处理所有DEM格网，获取最终的DEM与弯曲能量栅格图。

2.根据权利要求1所述的一种自适应复杂地形结构的点云滤波方法，其特征在于，在构建点云金字塔之前，剔除粗差数据，其具体方式如下：

首先，对点云数据构建KD-树的索引结构；然后，对每个点进行半径搜索，计算在5米半径内的点的数目，统计其均值μ和标准差σ，将邻域内的点数目小于μ-3σ的点视为孤立点，进行移除。

3.根据权利要求1所述的一种自适应复杂地形结构的点云滤波方法，其特征在于，所述步骤(1)的具体方式如下：

(11)根据用户输入的最大窗口大小w_max与最小窗口大小w_min，均匀获取一系列金字塔窗口大小w；

(12)从最粗层级开始，对原始数据进行规则格网划分，每个格网中记录该格网的最低点，并从原始点云中移除；

(13)迭代处理所有层级，建立点云金字塔。

4.根据权利要求1所述的一种自适应复杂地形结构的点云滤波方法，其特征在于，所述步骤(313)的具体方式如下：根据获取所有地面点的二维平面坐标(X,Y)，采用开源算法建立二维地面点数据的KD-树索引；其中KD-树中的索引序号与地面点序号相同。