?PCA/PCC软件中一键式超高密度的无人机LiDAR点云滤波和精细地形提取

一、机载LiDAR点云滤波的概念和必要性

机载激光雷达（LiDAR）设备作业中，激光扫描过程是盲目的，即激光脉冲既可能打在地面上，又可能打在建筑物、桥梁、电力线、灯塔、车辆等人工地物或者植被上。因此，获取的机载LiDAR点云数据中既有地面点，又有地物点。
在机载LiDAR点云处理和信息提取领域，滤波指从原始的、未分类的机载LiDAR点云中分离出地面点的过程，如图1所示。它是生成数字高程模型（DEM）、分类、目标识别和三维重建的基础和必经的步骤。

四、一键式超高密度机载LiDAR点云“精细地形提取模块”使用说明
“点云催化剂/点云智绘”软件为了服务超高密度的机载LiDAR点云滤波，实现了3.2节介绍的滤波算法、并将该算法与其他功能组合，形成了一键式超高密度机载LiDAR点云 “山区精细地形提取模块”、“平原精细地形提取模块”，其中，一键式超高密度机载LiDAR点云“山区精细地形提取模块”的界面如图4所示。

其中，一键式超高密度机载LiDAR点云“山区精细地形提取模块”、“平原精细地形提取模块”两个模块仅仅是默认的参数不同、而没有本质的算法的差别。从字面意思看，一键式“山区精细地形提取模块”适合山区的点云滤波、“平原精细地形提取模块” 适合平原地区的点云滤波。但是，可以通过调整参数使两者完全一致。所以，用户精通软件之后，可以自己自由使用两者中的任何一个。

下面以一键式超高密度机载LiDAR点云“山区精细地形提取模块”为例，进行说明。

第一步：打开“点云催化剂·云祥”软件。

第二步：将待处理的las文件（列表）加入当前工程。

用户可以选择下述任何一种方式打开las文件，且共有四种方式可供用户选择：

（1）选中一个或者多个las文件，按住鼠标左键，将文件拖入“点云催化剂·云祥”软件界面；

（2）菜单“文件/打开las文件（可多选）”，位置如下图

有两种方式使用“一键式地形提取”：

（1）菜单“超高密度机载点云（大疆L1）行业应用/山区精细地形提取/一键式山区地形精细提取（有参版）”
2）“山区精细地形提取”工具栏，，点击最下面一项。

图7“点云催化剂/点云智绘”软件中的“面向滤波的探面（3D平面/光滑曲面生长）” 工具界面

需要指出的是，“最大建筑物尺寸”这个参数取值一定要比实际场景中的最大的建筑物尺寸大，但不要差别太大。本算法中，“最大建筑物尺寸”这个参数取值越大，越耗费时间。

六、试验数据及结果

如图10所示，使用某即将发售的平民化无人机激光雷达设备获取的某丘陵地区的点云密度为697个点/平方米，在有效面积为0.592平方公里的情况，las1.2格式点云数据大小为14.2G、包含426421871个点。

七、结论
大众化、平民化的一键处理模式使机载LiDAR点云滤波应用变的更加简单化、流程化、智能化。目前，“点云催化剂·云祥”设置的一键式“精细地形提取”模块，用户无需关注任何参数，就可以出一个相对理想的、全自动处理的初步结果；而且允许用户修改相关的参数取值，直至得到一个用户满意的结果为止。

参考资料：
[1] Sithole, G. Vosselman, Experimental comparison of filter algorithms for bare-Earth extraction from airborne laser scanning point clouds [J], ISPRS J. Photogramm. Remote Sens. 2004, 59(1):85–101.

[2]Axelsson P. Processing of laser scanner data-algorithms and applications [J]. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 1999, 54: 138—147.

[3] X. Lin, J. Zhang, Segmentation-based filtering of airborne LiDAR point clouds by progressive densification of terrain segments[J], Remote Sens. 2014, 6 (2): 1294– 1326.

[4]林祥国, 张继贤, 宁晓刚, 段敏燕, 臧艺. 融合点、对象、关键点等3种基元的点云滤波方法[J]. 测绘学 , 2016, 45(11): 1308-1317.