科普连载 | 激光雷达点云数据(二)

关于点云数据信息特征的那些事儿

一、点云数据信息特征格式

点云数据包含丰富的信息特征,如XYZ坐标信息、回波次数、强度信息、类别、RGB、GPS时间、扫描角度、扫描方向等。下面进行展述。

  • XYZ坐标信息

根据获取的XYZ坐标,可直接获取被测物体的三维结构信息,三维结构信息是其他地理信息的载体,基于此方可展开后期的数据成果的加工和处理。

 

  • 回波次数

回波数是某个给定脉冲的回波总数。从激光雷达系统发射的激光脉冲会从地表面和地表上的物体反射:植被、建筑物以及桥梁等等。发射出的一个激光脉冲可能会以一个或多个回波的形式返回到激光雷达传感器。任何发射出的激光脉冲在向地面传播时,如果遇到多个反射表面则会被分割成与反射表面一样多的回波。

 

目前大多数商业LiDAR都能够提供多重回波数据,甚至无穷次回波。回波特性使LiDAR穿透植被,获取到更多的地面点,所以更适合植被密集的地区。

  • 强度信息

强度是反映生成某点的激光雷达脉冲回波强度的一种测量指标(针对每个点而采集)。不同地物对于激光雷达的反射程度是不一样的,通过强度信号把不同地物区分开。例如,通过强度区分电力线、杆塔、植被,另外,由于噪声的强度也有特征,所以对于扫描时的噪点去除非常有效。

 

  • 类别

每个经过后处理的激光雷达点可拥有定义反射激光雷达脉冲的对象的类型的分类。可将激光雷达点分成很多个类别,包括地面、裸露地表、冠层顶部和水域。

 

  • RGB

可以将 RGB(红、绿、蓝)波段作为激光雷达数据的属性。此属性通常来自在激光雷达测量时采集的影像。

 

  • GPS时间

从飞机发射激光点的 GPS 时间戳。此时间以 GPS 一周的秒数表示。

  • 扫描角度

扫描角度是 -90 度到 +90 度之间的值。在 0 度时,激光脉冲位于飞机正下方的最低点。在 -90 度时,激光脉冲在飞机的左侧;而在 +90 度时,激光脉冲在飞机的右侧,且与飞行方向相同。

  • 扫描方向

扫描方向是激光脉冲向外发射时激光扫描镜的行进方向。值 1 代表正扫描方向,而值 0 代表负扫描方向。正值表示扫描仪正从轨迹飞行方向的左侧移动到右侧,而负值正相反。

二、LiDAR360的”颜色条工具”

LiDAR360软件提供的“颜色条工具”可在软件界面上对点云数据的特征信息进行全面的展示。下图依次为:按高程、强度、类别、RGB信息、回波次数、GPS时间、混合显示、树ID显示、组合显示、EDL显示,用户可根据不同的分析功能选择合适的显示方式。

  • 按高程显示

功能描述:可用于点云数据的显示,将点云数据的高程属性映射到若干均匀变化的颜色区间,更直观地展示点云数据高程值变化。

  • 按强度显示

功能描述:可用于点云数据的显示,将点云数据的强度属性映射到均匀变化的颜色区间,更直观地展示点云数据强度值变化。

 

  • 按类别显示

功能描述:可用于点云数据的显示,将点云数据的类别属性映射到不同的颜色值,更直观地区分不同类别的点云数据。

  • 按RGB显示

功能描述:可用于点云数据的显示,以点云数据本身的RGB颜色属性绘制点云数据。

  • 按回波次数显示

功能描述:可用于点云数据的显示,将点云数据的回波次数属性映射到不同的颜色值,更直观地区分不同回波次数的点云数据。

  • 按GPS时间显示

功能描述:可用于点云数据的显示,将点云数据的GPS时间属性映射到均匀变化的颜色值,更直观地展示点云数据GPS时间属性的变化。

  • 混合显示

功能描述:可用于点云数据的显示,综合点云数据的高程属性和强度属性,映射到均匀变化的颜色区间,更直观地展示点云数据高程和强度的综合变化,同时更清晰地展示地物类别和边界。

使用按高程显示和混合显示对比效果如下图所示:

高程显示

混合显示

注意:此功能只对点云数据起作用,且对点云数据进行PCV处理后再进行混合显示效果更佳。

  • 按树ID显示

功能描述:可用于进行单木分割的点云数据的显示,将点云数据的树ID属性映射到不同的颜色值,以不同的颜色更直观地区分出不同树木。

注意:此功能只对进行过单木分割的点云数据起作用。

  • 按组合显示

功能描述:可用于点云数据的显示,将点云数据的不同属性映射到均匀变化的颜色区间,并提供按属性值过滤的方式,更直观地展示经过筛选的点云数据在某个属性值上的变化。

颜色指示器将选择的属性映射到所选颜色条,同时场景中点云数据将先按照指定属性进行过滤,然后按显示属性进行显示,配合EDL显示效果更佳,按组合显示前后对比效果如下图所示。

  • EDL显示

功能描述:可用于点云数据的显示,与其它显示方式配合使用,以增强显示点云地物的轮廓特征信息。

场景中点云数据将按EDL的方式增强显示效果,不同显示方式下使用EDL前后点云显示效果对比如下图所示。

LiDAR360提供免费试用,请点击下载