發(fā)布時(shí)間：2021-01-09 02:38

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,人們獲取空間數(shù)據(jù)的技術(shù)日新月異,三維數(shù)字地圖是未來(lái)重要的發(fā)展方向。生成三維數(shù)字地圖需要基本地圖,開(kāi)放街道地圖（Open Street Map,OSM）因其開(kāi)源免費(fèi)的特性受到廣泛關(guān)注。但是道路的高度信息在OSM中非常稀疏,且誤差較大,其均方差大于5米。本文利用高精度的機(jī)載激光雷達(dá)（Light Detection And Ranging,Li DAR）點(diǎn)云（Point Cloud）（均方差約為20厘米）在OSM中生成三維地圖,為導(dǎo)航系統(tǒng)等應(yīng)用提供高精度的高程模型的支持。為了解決機(jī)載激光雷達(dá)俯視視角采樣導(dǎo)致的道路區(qū)域被部分遮擋的問(wèn)題,本文提出了一種基于平面擬合的PHT（Projection and Hough Transform）方法。它可分為室外通道處理,室內(nèi)通道處理和坡度異常再計(jì)算三部分:（1）室外通道處理主要步驟如下:利用正交投影將三維道路投影成直線,投影自動(dòng)過(guò)濾了房屋屋頂、公交車(chē)立面等干擾面;使用霍夫變換（Hough Transform,HT）提取道路候選點(diǎn)集合;擬合平面計(jì)算高度;（2）室內(nèi)通道的高度是基于相關(guān)聯(lián)的室外通道的高度并假設(shè)投影距離和高度差成正比來(lái)... 

【文章來(lái)源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

WGS84坐標(biāo)系

東南大學(xué)碩士學(xué)位論文14影坐標(biāo)系之一。墨卡托投影，是正軸等角圓柱投影，又稱(chēng)等角圓柱投影，圓柱投影的一種，由荷蘭地圖學(xué)家墨卡托（G.Mercator）于1569年創(chuàng)擬，為地圖投影方法中影響最大的。假設(shè)地球被圍在一個(gè)中空的圓柱里，其赤道與圓柱相接觸，然后再假想地球中心有一盞燈，把球面上的圖形投影到圓柱體上，再把圓柱體展開(kāi)，這就是一幅標(biāo)準(zhǔn)緯線為零度（即赤道）的”墨卡托投影”繪制出的世界地圖。沒(méi)有哪一種投影能夠像地球儀一樣，保持面積、角度、形狀、距離、方向不發(fā)生變形，所有的地圖都只能在保持某種特性的同時(shí)放棄其他特性。墨卡托投影保持了等角的特性，保證了對(duì)象的形狀的不變行，比如正方形的物體投影后不會(huì)變?yōu)殚L(zhǎng)方形�！钡冉恰北ＷC了方向和相互位置的正確性但同時(shí)也帶來(lái)了嚴(yán)重的面積變形，特別是兩極地區(qū)。由于墨卡托投影將地球視為旋轉(zhuǎn)橢球體，后有不少變體投影簡(jiǎn)化計(jì)算。比如球面墨卡托投影，它是將地球視為正球體進(jìn)行投影，這種映射會(huì)給Y軸方向帶來(lái)0.33%的誤差。然而，由于本文中每次只考慮部分區(qū)域投影（面積約為12002），投影區(qū)域較小相對(duì)誤差較小，可以不考慮投影的誤差。并且，x軸和y軸上投影的誤差只會(huì)帶來(lái)映射關(guān)系的變化，不會(huì)影響z軸上預(yù)測(cè)值的誤差。圖2-2墨卡托投影示意圖2.1.3坐標(biāo)轉(zhuǎn)換已有的數(shù)據(jù)OSM和激光雷達(dá)點(diǎn)云都是在WGS84坐標(biāo)系下的，用球面墨卡托投影將其轉(zhuǎn)換到空間直角坐標(biāo)系中。具體公式如下：x=λλ0(2.1)

東南大學(xué)碩士學(xué)位論文16圖2-3大圓距離的計(jì)算示意圖2.3點(diǎn)云預(yù)處理點(diǎn)云中不可避免存在噪聲和離群點(diǎn)，在激光雷達(dá)采集過(guò)程中，噪聲產(chǎn)生的主要因素是物體表面的粗糙度和波紋等反射特性、被測(cè)物體的位置、物體顏色和對(duì)比度、環(huán)境光照條件的變化和測(cè)量系統(tǒng)的誤差等，這會(huì)對(duì)后續(xù)擬合道路平面產(chǎn)生負(fù)面影響。這些不感興趣的點(diǎn)需要被濾除掉。2.3.1去除離群點(diǎn)離群點(diǎn)指的是遠(yuǎn)離真實(shí)表面的點(diǎn)。離群點(diǎn)在數(shù)據(jù)集中偏離大部分?jǐn)?shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)的偏離并非由隨機(jī)因素產(chǎn)生，而是產(chǎn)生于完全不同的機(jī)制。異常值通常是由于采集過(guò)程中的測(cè)量系統(tǒng)誤差。去除離群點(diǎn)的最常用方法是基于點(diǎn)與其鄰域之間的平均距離的統(tǒng)計(jì)分布。假設(shè)該平均距離遵循高斯分布，對(duì)于點(diǎn)云中的所有點(diǎn)，根據(jù)其鄰域中的點(diǎn)計(jì)算平均距離的統(tǒng)計(jì)分布。首先，對(duì)于每個(gè)點(diǎn)，計(jì)算該點(diǎn)與其鄰居之間的平均距離。然后，平均所有點(diǎn)的平均距離即可得到全局平均距離，以及該分布的標(biāo)準(zhǔn)差。如果一個(gè)點(diǎn)的平均距離偏離全局平均距離標(biāo)準(zhǔn)差的N倍，那么該點(diǎn)可標(biāo)記為異常值，應(yīng)該剔除。N是超參數(shù)。N的值影響去除異常值的效果。如果N太小，則無(wú)法移除大多數(shù)異常值。如果N太大，一些正常數(shù)據(jù)點(diǎn)也可能被刪除。在實(shí)踐中，將N設(shè)置為1。結(jié)果如圖2-4所示，離群點(diǎn)成功被移除。


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