城市绿地信息提取中高分辨率卫星影像融合方法研究

利用GS变换、主成分分析、Ehlers变换、Wavelet分析、HIS变换5种方法对城区World View-2和PL-1A影像进行融合,并从影像融合质量和绿地信息提取精度两方面对融合方法的有效性进行了评价。结果表明:(1)5种融合方法中,GS变换融合的效果最好;主成分分析和Ehlers变换融合World View-2质量较好,但融合PL-1A影像质量较差;Wavelet变换、HIS变换融合两种影像质量都较差;(2)用于绿地信息提取时,GS、PCA融合影像获取的精度最高,其次为Ehlers、Wavelet融合影像,均明显高于多光谱影像的提取精度;Ehlers、Wavelet变换精度最低,绿地信息提取精度低于多光谱影像的提取精度。可以得出,影像融合可以明显地提高绿地信息提取精度,5种影像融合方法中,GS变换普适性较好,影像融合质量最好,提高分类精度效果最明显。

全景影像中道路交通标志的自动识别

针对全景影像中道路交通标志牌所处环境复杂导致识别不精确的问题,提出一种基于全景影像交通标志牌的自动定位与识别的方法:首先将RGB的全景影像转换到HSV空间,再利用形态学运算得到感兴趣区;然后计算提取候选区HOG(histogram of oriented gradients)特征和LBP(local binary pattern)特征,对提取特征进行融合得到HOG-LBP融合特征;最后将融合特征与事先得到的样本集特征比对,匹配最佳模型,输出交通标志牌识别结果。以车载移动测量系统获取的某段道路全景影像为实验数据,验证了该方法的可行性,识别正确率达到了93.27%。

一种利用三维HOG特征的建筑物点云分类方法

针对建筑物点云精确分类问题,提出一种利用三维HOG(histogram of oriented gridients)特征的建筑物点云分类方法。首先,通过分析点云的空间分布特征(投影形状、高程差异、密集程度等),生成能够显著表达立面目标多尺度特征的三维格网;然后,引入方向梯度直方图算子,依据建筑物立面的邻域梯度对称性,以及多尺度、多方向的立面特征差异,分析格网三维HOG特征,准确提取初始立面格网;最后,通过方向和距离约束获取完整立面格网,进一步将各立面聚类实现建筑物点云分类。实验结果表明,该方法基于立面特征进行建筑物分类,对于地基平台采集的点云具有较好的分类效果,稳健性较强。

声学探测技术在近海工程中的应用

海洋资源开发利用将成为未来经济的中流砥柱,近海工程是海岸带开发的重要基础设施。声学在海水中的传播优于电磁波,因此受到近海工程海底勘测的青睐,成为目前海底勘测技术的领头羊。本文综述了声学勘测技术在近海工程测深、地形地貌勘查、动力环境勘测、地层勘测及海底稳定性勘测等工程领域的应用。

基于车载激光点云的路面坑槽检测方法

针对基于车载激光点云的坑槽检测受道路横、纵坡度影响而导致误检和漏检等问题,提出了一种联合粗糙度与负偏态分布的路面坑槽检测方法。首先利用垂直度分割路面点云。然后,通过M估计样本一致性(MSAC)拟合局部基准平面,并计算点云的粗糙度;以粗糙度较小的区域作为潜在坑槽区域,并利用密度聚类和连续度实现潜在坑槽的单体化。最后,根据坑槽与邻域路面点云的粗糙度统计特征,结合负偏态分布实现坑槽区域的精确筛选,并提取坑槽的三维几何特征。采用开源数据和实测数据进行实验验证与分析。实验结果表明:实测数据路面中,坑槽检测的召回率达到89.2%,准确率达到76.7%;坑槽几何特征的提取结果与人工实地测量结果的最大相对偏差为9.4%,可为大规模的路面损坏检测提供有力支撑。

利用多元LBP特征自动提取城市道路边界

车载移动测量系统可采集高精度道路三维点云数据,为道路边界自动化提取提供了支撑。为解决车载激光点云中城市道路边界点云提取困难问题,本文引入局部二值模式LBP(Local Binary Pattern),针对各类城市道路边界特征,设计了高度LBP、高程离散度LBP和空间形状LBP 3种改进算子;构建多元LBP特征语义识别模型,实现了道路路缘石空间几何与分布特征的量化分析;最后通过道路方向约束进行聚类去噪,提取道路边界。对4种不同的城市路段点云进行实验,实验数据的提取完整率为92.0%,准确率为95.8%。结果表明,该方法可以准确地提取不同环境下的道路边界,具有较强的适应性。

黄、东海海域浒苔时空分布变化特征研究

选取黄海、东海海域为研究区域,以MODIS遥感影像数据为数据源,计算了研究区的比值植被指数,利用动态阈值分割和ArcGIS空间分析方法获取了2008~2015年浒苔发生初期空间分布特点、漂移路径、空间分布和聚集度变化特征等信息。结果表明:1)浒苔最初于五月中旬到六月上旬期间出现在江苏盐城市北部和长江口附近海域。2)随着浒苔的生长和爆发,浒苔均会先向西北漂移至苏北外海海域,然后再进入黄海。其漂移路径具有明显的年际变化特征。3)在生长过程中,浒苔斑块空间分布状态整体由南向北生长、汇聚和扩张,少部分年份会出现整体漂移现象。4)进入治理期后,覆盖密度不断减小直至浒苔完全消失。通过该研究可以更好地了解浒苔灾害发生和发展规律,为其有效治理提供技术支持。

一种利用地理实体目标特征的道路场景激光点云配准方法

针对车载移动测量系统不同时期获取的道路场景点云位置一致性差、车载激光点云与固定站激光点云坐标基准不统一的问题,本团队提出了一种利用地理实体目标特征的道路场景激光点云配准方法。首先分析道路场景激光点云的数据特点,结合高程误差趋势和道路场景地物的分布特征对车载点云进行分段,分割条带分布的车载道路点云为连续分布的小范围分段点云;然后提取固定地理实体目标作为配准基元,以降低场景的复杂度;接着结合特征值与形状指数构建特征约束,提取配准基元的多尺度关键点;最后在关键点约束下应用4PCS和双向KD树改进的ICP算法,完成多期道路车载激光点云的配准以及固定站与车载点云的配准。实验结果表明:多期车载点云配准精度在5 cm范围内,固定站与车载点云的配准精度最高可达到4.2 cm。所提方法为道路场景激光点云的高精度融合提供了实现途径。

一种隧道点云三维中轴线与横断面提取方法

针对采用水平二维中线进行大纵坡隧道横断面提取时误差较大的问题,提出一种高效的隧道点云三维中轴线与横断面提取方法。首先采用边界格网和角度双重约束,提取隧道二维边界点;然后对边界点进行多条件约束的迭代最小二乘拟合,提取水平中线点和侧面中线点,进而将侧面中线点正射投影至水平中线点所在的竖直曲面,得到三维中轴点;最后引入微元思想确定三维中轴点对应的法平面方程,将法平面两侧一定厚度的点云投影至该平面,实现隧道横断面提取。结果表明,该方法能够准确提取隧道三维中轴线和横断面,横断面提取误差在3.06%以内,适用于各种纵坡的直线型、弯曲型隧道。