航带拼接流程

概述

由于机载激光雷达设备传感器存在安置误差,激光雷达扫描设备采集的数据常常需要被修正,从而提高原始激光点精度和质量。航带拼接系列工具是针对原始点云数据处理的复杂工具,支持基于航迹线时间裁剪对应激光点云数据的裁剪导出,并对裁剪的较高质量的数据进行航带拼接,去除航带间冗余数据,进而增加原始激光点云数据的精度及质量,达到数据获取的质量要求。

航带拼接工具(包括手动拼接自动拼接)将根据比较传感器飞行路线获取重叠区域的激光点云数据,计算安置角误差以及XYZ方向位移误差。修正误差值可以是基于表面(如:地形表面、房屋等硬表面)匹配,也可以基于不同类型的线(如:屋脊线等)。这些匹配的表面或线可以是水平、垂直或倾斜的。

数据准备

数据质量检查

为对机载激光雷达数据获取成果的生产质量进行有效控制,合理评价机载激光雷达数据获取成果的质量,LiDAR360软件提供了一系列针对外业数据质量检查的相关工具。

  • 航线质量检查 通过该工具检查航迹线的飞行质量,包括航高分析、速度分析和飞行姿态分析。
  • 重叠率质量检查 通过该工具可以检查航带之间点云数据重叠率,一般要求重叠率在25%以上。
  • 密度质量检查 通过该工具用户可设定密度阈值检查单航带点云数据的密度是否符合要求。

一般数据要求

输入数据必须满足某些要求才能使算法正常工作:

  • 数据集必须包含多个相互重叠的航带,且航带之间有一定的重叠率。

  • 数据集必须包含一些定义良好的表面或其他可识别的特征。如果所有数据都是植被而没有可以检测到有意义的表面或特征,则无法进行匹配。

  • 必须加载对应的航迹线文件,且航迹线文件需要符合格式要求:OUT文件POS文件

  • 对于系统移位校正(位置或角),航迹线不能重叠。任何带有180度转弯或者自身有重叠部分的航迹线,必须使用航迹线裁切工具裁切成单独可使用的部分。这样裁切保留下直线型的航迹线的精度更高,对应的点云数据质量也更高。

  • 激光点云必须能够与航迹线进行时间戳匹配,使得能够获取每个激光点的扫描仪的位置和方向。这要求激光点和轨迹使用相同的时间戳格式。

处理步骤

  1. 在窗口中加载原始点云数据。

  2. 点击航带拼接 > 航带拼接。打开如下图包括航带拼接主要流程的工具界面。

    Lidar360 StripAlignment
  3. 点击按钮设置工作目录 设置工作目录。后续流程中产生的中间文件都会存放到该文件夹中,包括裁切的航迹线文件(*.pos)、绘制的多边形文件(polygon.gv)、根据航迹线裁切的点云数据(*.LiData)等。

  4. 点击按钮加载航迹线文件加载航迹线文件。若用户没有设置工作目录,将先弹出对话框设置工作目录。LiDAR360软件目前支持的航迹文件数据类型包括 *.OUT *.pos 格式文件。

  5. 若用户加载的航迹线是已裁切航迹线,则跳过6~7步骤,直接进行第8步。

  6. 点击按钮绘制多边形 开启绘制裁剪多边形。使用绘制多边形工具前,用户将视图模式设置为正交投影,对于精确的选择航迹线更有帮助。多边形内的航迹线数据被认为是要保留的数据。右键单击清除当前绘制多边形,左键双击结束绘制多边形。点选拖拽可修改多边形顶点位置。

  7. 点击按钮裁切航迹线 裁切航迹线。将裁切出的每条航迹线自动加载到航迹线列表中,文件名格式为“开始GPS时间_结束GPS时间.POS”。使用绘制多边形工具前,用户将视图模式设置为正交投影,对于精确的选择航迹线更有帮助.

  8. (可选) 一般飞行的路线是比较复杂的,裁切后保留在绘制的多边形区域内会存在不想要的航迹线,可以通过点击按钮删除航迹线删除航迹线文件工具去掉。

  9. 点击按钮根据航迹线裁切点云根据航迹线裁切点云。通过航迹线与点云数据的GPS时间戳信息可以裁切出对应点云数据。点云数据的名称与对应的POS文件名称相同。将裁切好的点云数据加载到窗口中,并移除原始点云数据。

  10. 点击按钮点云与航迹线匹配点云与航迹线匹配。航带拼接前,需要先将点云数据与航线使用GPS时间戳信息进行匹配。按照不同颜色显示不同航带。

  11. 点击按钮航带拼接进行航带拼接。用户可选使用手动拼接自动拼接,相关理论参考安置误差文档。

  12. (可选)点击工具条按钮剖面工具使用剖面工具进行数据浏览,查看拼接结果。

  13. (可选)对于拼接好的航带点云数据,可以通过高差质量检查报告进行检测拼接结果。若有大面积点云数据超出设定的高差阈值,则可能是GPS、IMU或航带拼接的问题。

  14. 点击按钮航带拼接对数据去冗余。我们认为激光雷达扫描仪获取的点云数据,扫描角度越小对应的点云质量越高,反之越低。因此,为保证获取区域的点云数据质量,可以去除重叠区域的质量较低的冗余点。

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