李伯進

(北京麥格天渱科技發(fā)展有限公司，北京 100043)

天寶測繪解決方案專欄

基于UASMaster的影像匹配點云分類的應(yīng)用分析

李伯進

(北京麥格天渱科技發(fā)展有限公司，北京 100043)

根據(jù)近年來對無人機航測的實踐應(yīng)用經(jīng)驗及其發(fā)展趨勢，結(jié)合河南理工大學(xué)項目對基于影像匹配融合獲取的點云進行點云分類，得出利用UASMaster結(jié)合分層分類思想對無人機獲取的點云進行分類處理的方案是可行的。

點云分類；影像匹配；航測；UASMaster

近年來，基于攝影測量的無人機產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，空中攝影測量技術(shù)在諸如地形測繪、國土整治、航空地質(zhì)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、環(huán)境保護、能源交通和城市規(guī)劃等方面應(yīng)用廣泛。就數(shù)據(jù)成果應(yīng)用端來說，還主要停留在對正射影像和DEM的使用上。而在對點云數(shù)據(jù)的使用方面還不夠廣泛，其中大的障礙在于點云數(shù)據(jù)的后處理，即如何獲取精確的分類點云數(shù)據(jù)。目前來說，對于點云分類有以下幾種主流方法：基于聚類分割的濾波算法、基于內(nèi)插的濾波算法、基于坡度的濾波算法、基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)濾波算法等。本文將使用UASMaster內(nèi)置的基于坡度與數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)濾波算法結(jié)合分層分類的思想進行點云分類。

1 點云分類方法

基于分層分類的思想對影像匹配獲取的點云進行分類。根據(jù)測區(qū)主要地物類型進行逐層逐步分類，把不同地物放置在不同圖層里面。首先將特征明顯易識別的地物類提取并單獨分離出來建立一個圖層；然后繼續(xù)分類剩余的部分，調(diào)用相應(yīng)的算法再針對性地提取另一種地物類并放置到一個新圖層中；最終，逐層實現(xiàn)所有地物的分類。

2 應(yīng)用實例

2.1 研究區(qū)概況

本文采用河南理工大學(xué)項目數(shù)據(jù)作為分析研究對象。測區(qū)類型為城區(qū)平原，由黃河沖積而成。該區(qū)域位于中原腹地，高差小于3 m；測區(qū)內(nèi)分布有建筑、植被等。

2.2 實 例

2.2.1 作業(yè)流程

本項目采用TBC軟件進行基線差分解算，由差分后的高精度GNSS數(shù)據(jù)和姿態(tài)數(shù)據(jù)共同組成高精度的POS數(shù)據(jù)。利用該POS數(shù)據(jù)使用Inpho UASMaster 8.1.2版本軟件進行空三等后期解算，之后進行基于DSM方式的點云生成，最后利用生成的點云進行點云分類。首先提取地面點并為其建立單獨的圖層；然后提取植被并為其建立圖層用來單獨存放；最后將建筑物提取出來實現(xiàn)全部主要地物類型分類。如圖1所示。

圖1 基于DSM的點云

2.2.2 分類結(jié)果

首先，利用UASMaster粗篩選工具進行噪點提取并剔除，如圖2所示。

圖2 剔除的噪點

利用UASMaster的地形提取工具進行地面點與非地面點的分離，并提取地面點，如圖3所示。

圖3

進行植被與建筑的粗分離，分別建立植被層和建筑層，粗分離結(jié)果如圖4所示。

圖4

利用UASMaster建筑提取算法，對混合部分植被的建筑層進行建筑的精提取，并分別建立建筑層和部分植被層，如圖5和圖6所示。

圖5

圖6

最終分類結(jié)果如圖7所示，白色為地面地形，黑色為建筑，灰色為植被。

圖7

2.2.3 分類結(jié)果分析

分類結(jié)果見表1。從表1可以看出，地面地形數(shù)據(jù)的全自動提取結(jié)果可以達到應(yīng)用級別；對于建筑房屋的提取在多次迭代提取后，所有沒有植被遮蓋與直接連接處，結(jié)果也很精確，僅遺留了部分屋檐外墻飛點，而這些飛點是傳統(tǒng)航測得到的點云數(shù)據(jù)中不可避免存在的情況。

對于植被的提取結(jié)果來說，總體分類比較準確，與地面點分離很準，誤差部分在于緊挨房屋部分，將部分房屋外墻飛點劃歸到了植被層，另外地面車輛也被分到植被層?？傮w來說，整個分類結(jié)果還是相當(dāng)精確的。

表1

3 結(jié) 語

通過本文所進行的應(yīng)用分析研究可知，在平原地區(qū)基于影像匹配融合獲取的點云數(shù)據(jù)可用作點云分類處理的源數(shù)據(jù)，并且其在UASMaster軟件中的分類結(jié)果也可以滿足大多數(shù)應(yīng)用的要求；該分類結(jié)果可以用于純地形模型的生成、三維建模，以及植被覆蓋等統(tǒng)計規(guī)劃方面。