顾及邻域坡度的无人机LiDAR点云空洞修复方法
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1.长沙理工大学 航空工程学院;2.长沙理工大学;3.交通学院;4.中国水利水电第八工程局科研设计院

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基金项目:

国家重点研发计划资助(2024YFB2605500),中国水利水电第八工程局有限公司科研项目(2023060),湘江实验室重大项目(22XJ01009), 国家自然科学基金(42074033),湖南省交通运输厅科技进步与创新计划项目(202211),长沙市杰出创新青年培养计划项目(kq2209011)


A Method for Repairing UAV LiDAR Point Cloud Holes Considering Neighborhood Slope
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    摘要:

    【目的】无人机LiDAR在飞行过程中获取的点云数据易出现空洞区域,导致生成的数字地形模型(DSM)、数字高程模型(DEM)局部区域缺失,为重建缺失的地形信息,本文提出了一种直接作用于点云空间,且顾及邻域坡度的无人机LiDAR点云空洞修复方法。【方法】这一方法首先基于邻域统计分析中的点密度进行空洞边界识别,然后利用顾及邻域坡度信息约束的曲面拟合方法,并提出了一种坡度约束权重系数计算方法,实现复杂地形的LiDAR点云空洞修复。选取湖南省衡山县佳和采石场区域为实验区,分别与五种代表性方法对点云空洞补全部分进行了比较分析。【结果】结果表明,本文方法在三种场景表现最好,特别是地形复杂区域,补全精度分别提升了81.32%、66.75%、61.76%、53.71%、25.81%。【结论】所提方法在点云三维空间进行空洞插值,可避免格网化数据结构转换过程带来的误差累积,在插值方法中引入邻域坡度信息约束,充分考虑真实地表微地形特征,可更真实合理地重建空洞区域地形特征;坡度约束权重自适应计算方法,可根据邻域坡度变化自适应调整权重系数,避免手动调参,极大提高空洞补全的计算效率。

    Abstract:

    [Purposes] Point cloud data acquired by UAV-borne LiDAR systems are prone to contain void regions, leading to localized data gaps in the generated Digital Surface Model (DSM) and Digital Elevation Model (DEM). To reconstruct the missing terrain information, this paper proposes a void-completion method for UAV LiDAR point clouds that operates directly in the 3D point cloud space and incorporates local slope constraints. [Methods] The proposed method begins by identifying void boundaries

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  • 收稿日期:2025-11-20
  • 最后修改日期:2026-03-10
  • 录用日期:2026-03-10
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