面向建筑測(cè)繪的地面激光掃描模式識(shí)別方法研究

張雷　董四亮

（1寧波市鄞州區(qū)測(cè)繪院浙江寧波315100；2哈爾濱市大地勘察測(cè)繪有限公司黑龍江哈爾濱150000）

面向建筑測(cè)繪的地面激光掃描模式識(shí)別方法研究

張雷1董四亮2

（1寧波市鄞州區(qū)測(cè)繪院浙江寧波315100；2哈爾濱市大地勘察測(cè)繪有限公司黑龍江哈爾濱150000）

從理論研究的角度來看，測(cè)繪是一門專業(yè)性較強(qiáng)的學(xué)科，地面激光掃描是一種可以快速且精準(zhǔn)地獲取室內(nèi)外環(huán)境當(dāng)中三維數(shù)據(jù)信息的策略，地面激光掃描模式識(shí)別方法在近幾年來受到了建筑測(cè)繪研究及實(shí)踐領(lǐng)域的認(rèn)可，并且，該方法的應(yīng)用對(duì)于保護(hù)古建筑以及真實(shí)地呈現(xiàn)出建筑實(shí)體的狀態(tài)有著極其重要的意義。本文就針對(duì)面向建筑測(cè)繪的地面激光掃描模式識(shí)別方法及其相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行研究。

建筑測(cè)繪地面激光掃描模式識(shí)別方法

0　前言

對(duì)于我國(guó)建筑測(cè)繪領(lǐng)域而言，大多利用的是地面激光掃描數(shù)據(jù)信息來進(jìn)行平立剖面圖的繪制，此種識(shí)別方法能夠滿足以往建筑測(cè)繪工作的要求。但從該類型項(xiàng)目的發(fā)展趨勢(shì)來看，在當(dāng)下乃至未來的實(shí)踐過程中，基于地面激光點(diǎn)云的建筑平立剖面圖的半自動(dòng)繪制方法的應(yīng)用將會(huì)進(jìn)一步推廣，因其主要優(yōu)勢(shì)在于不需大量的人力及時(shí)間來進(jìn)行操作以及調(diào)整信息的提取，進(jìn)而優(yōu)化了建筑測(cè)繪地面激光掃描方法的實(shí)踐效能。

1　面向建筑測(cè)繪的地面激光掃描模式識(shí)別方法及其類型研究

1.1淺析面向建筑測(cè)繪的地面激光掃描模式識(shí)別方法

地面激光掃描是一種能夠快速獲取實(shí)體建筑真實(shí)三維數(shù)據(jù)信息的有效策略，無論對(duì)于建筑室內(nèi)的數(shù)據(jù)信息，還是建筑室外的數(shù)據(jù)信息，都能夠準(zhǔn)確地測(cè)算出來，為相關(guān)的測(cè)繪操作人員的建筑測(cè)繪工作的執(zhí)行提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。從現(xiàn)階段我國(guó)實(shí)際項(xiàng)目中所進(jìn)行的建筑測(cè)繪工作內(nèi)容來看，該領(lǐng)域主要運(yùn)用了兩種策略，即基于地面激光掃描數(shù)據(jù)的平立剖面圖測(cè)繪掃描模式與基于地面激光點(diǎn)云的建筑平立剖面圖半自動(dòng)測(cè)繪識(shí)別方法兩種，實(shí)際上，盡管前者在以往的工作中起到了一定的輔助作用，但隨著技術(shù)手段的不斷革新，未來發(fā)展的趨勢(shì)傾向于后者。

1.2面向建筑測(cè)繪的地面激光掃描模式識(shí)別方法的主要類型分析

1.2.1基于地面激光掃描數(shù)據(jù)的平立剖面圖測(cè)繪掃描模式

從專業(yè)測(cè)繪理論來看，測(cè)繪是指以高新技術(shù)為技術(shù)核心，將地面已有的特征點(diǎn)和界線通過測(cè)量手段獲得反映地面現(xiàn)狀的圖形信息，其實(shí)踐價(jià)值較高。對(duì)于建筑測(cè)繪而言，平立剖面圖是了解建筑實(shí)體真實(shí)狀態(tài)最直觀的方式，面向建筑測(cè)繪的地面激光掃描模式識(shí)別方法的選擇對(duì)于整個(gè)測(cè)繪工作環(huán)節(jié)而言至關(guān)重要。平面圖、立面圖以及剖面圖是建筑測(cè)繪工作中應(yīng)用最為頻繁的產(chǎn)品項(xiàng)目，同時(shí)，也能夠了解到，地面激光掃描對(duì)于建筑測(cè)繪實(shí)踐項(xiàng)目的作用非同一般。從研究?jī)?nèi)容來看，憑借人工選取建筑表面的部分點(diǎn)云的方法在該領(lǐng)域?qū)嵺`過程中的效能較為突顯。

1.2.2基于地面激光點(diǎn)云的建筑平立剖面圖半自動(dòng)測(cè)繪識(shí)別方法

從理論研究以及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，利用基于地面激光點(diǎn)云的建筑平立剖面圖半自動(dòng)測(cè)繪識(shí)別方法時(shí)，需要考量該技術(shù)方法的三個(gè)核心部分，其一，利用地面激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)生成正射深度影像；其二，當(dāng)獲取影像之后，需要從正射深度影響中對(duì)線性特征進(jìn)行提取，待后續(xù)完善或處理；其三，通過前來兩個(gè)操作步驟的實(shí)施，能夠?qū)诘孛婕す恻c(diǎn)云的建筑平立剖面圖的直觀影像的特征有所了解，因此，便可以執(zhí)行半自動(dòng)化的處理與進(jìn)一步細(xì)化，直至完成實(shí)體建筑測(cè)繪對(duì)象的整個(gè)識(shí)別過程，為實(shí)際測(cè)繪工作的順利完成夯實(shí)基礎(chǔ)[1]。

1.3面向建筑測(cè)繪的地面激光掃描模式識(shí)別方法的原理分析

通過研究地面激光掃描模式識(shí)別方法，結(jié)合其中所包括的建筑正射投影及基于正射投影所衍生的幾何圖像描述等等內(nèi)容，能夠清楚地了解到面向建筑測(cè)繪的地面激光掃描模式識(shí)別方法的基礎(chǔ)原理內(nèi)容，其主要分為三個(gè)步驟來實(shí)施，首先，將點(diǎn)云數(shù)據(jù)正射投影到一個(gè)事先虛擬處理的一個(gè)平面上，進(jìn)而根據(jù)每一個(gè)掃描點(diǎn)與投影平面間的距離得到一張正射深度的影像；其次，便可以利用地面激光掃描模式識(shí)別方法，提取影像中的幾何特性，隨即便可以在自動(dòng)處理技術(shù)的輔助之下，將其生成平立剖面圖；最終，結(jié)合實(shí)體建筑項(xiàng)目的各角度部件，對(duì)平立剖面圖進(jìn)行合理修正[2]。實(shí)質(zhì)上，在對(duì)建筑場(chǎng)景進(jìn)行地面激光掃描的過程中，線性特征便是建筑平立剖面圖繪制的核心幾何要素。

2　綜述面向建筑測(cè)繪項(xiàng)目的地面激光掃描模式識(shí)別方法的實(shí)際應(yīng)用效能

從現(xiàn)實(shí)的角度來看，要想能夠快速獲取建筑實(shí)體項(xiàng)目的三維場(chǎng)景圖，則需要針對(duì)不同理性的地面激光掃描模式識(shí)別策略進(jìn)行深入研究，并結(jié)合實(shí)際操作過程中所遇到的問題，對(duì)建筑測(cè)繪作業(yè)效率進(jìn)行改進(jìn)。簡(jiǎn)單來說，經(jīng)總結(jié)分析可知，面向建筑測(cè)繪項(xiàng)目的地面激光掃描模式識(shí)別方法的應(yīng)用遇到了幾個(gè)難題，亟待解決，即出現(xiàn)了嚴(yán)重依賴“人機(jī)交互”的點(diǎn)云配準(zhǔn)、點(diǎn)云識(shí)別和濾波、建筑三視圖等技術(shù)手段來進(jìn)行實(shí)體建筑測(cè)繪，這樣一來，便會(huì)明顯降低面向建筑測(cè)繪的技術(shù)操作效率，因此，需要通過基于標(biāo)靶精準(zhǔn)定位以及匹配的多站點(diǎn)云機(jī)動(dòng)配準(zhǔn)方式進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，從而保證地面激光掃描模式識(shí)別方法的實(shí)際應(yīng)用效能維持在較高的水平[3]。

除此之外，為了更好地改進(jìn)建筑測(cè)繪整個(gè)技術(shù)實(shí)踐的效率，在點(diǎn)云識(shí)別以及濾波方面，則可以通過基于顏色的點(diǎn)云分割方式來進(jìn)行處理，這對(duì)于建筑三視圖測(cè)繪方面技術(shù)應(yīng)用實(shí)際效果的顯現(xiàn)極為重要，進(jìn)而有益于基于正射深度影像的建筑特性信息自動(dòng)提取等方面的發(fā)展[4]。

3　結(jié)束語

總而言之，面向建筑測(cè)繪的地面激光掃描模式識(shí)別方法的實(shí)際應(yīng)用對(duì)于古建筑保護(hù)工作的推進(jìn)有重要作用，同時(shí)，針對(duì)該類型方法的深入研究也對(duì)于該領(lǐng)域未來發(fā)展有著一定的指導(dǎo)意義。從研究?jī)?nèi)容來看，為了避免消耗過多的人力及時(shí)間成本，則需要利用基于地面激光點(diǎn)云的建筑平立剖面圖半自動(dòng)測(cè)繪識(shí)別方法來替代利用地面激光掃描數(shù)據(jù)信息進(jìn)行測(cè)繪識(shí)別。實(shí)踐表明，該方法的操作步驟及其應(yīng)用效能極佳，值得在建筑測(cè)繪領(lǐng)域中推廣實(shí)施。

[1]車爾卓，詹慶明，金志誠(chéng)，等.基于激光點(diǎn)云的建筑平立剖面圖半自動(dòng)繪制[J].激光與紅外，2015，01（01）：12-13.

[2]陸旻豐，吳杭彬，劉春，等.地面三維激光掃描數(shù)據(jù)缺失分類及成因分析[J].遙感信息，2013，06（06）：82-84.

[3]張蕊，李廣云，李明磊，等.利用PCA-BP算法進(jìn)行激光點(diǎn)云分類方法研究[J].測(cè)繪通報(bào)，2014，07（07）：23-25.

[4]張毅，宮麗瑋.地面激光掃描三維重建技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)構(gòu)建[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2012，05（05）：86-88+93.

P2[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-7-176-1