激光与光电子学进展, 2020, 57 (2): 021107, 网络出版: 2020-01-03   

结合统计滤波与密度聚类的矿山地面点云提取算法 下载: 749次

Mine Ground Point Cloud Extraction Algorithm Based on Statistical Filtering and Density Clustering
作者单位
1 江西理工大学建筑与测绘工程学院, 江西 赣州 341000
2 成都大学中国东盟艺术学院, 四川 成都 610106
图 & 表

图 1. 原始的点云

Fig. 1. Original point cloud

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图 2. 噪声的空间分布。(a)平面点云图; (b)邻点的距离图

Fig. 2. Spatial distribution of noise. (a) Plane point cloud map; (b) distance map of neighbor points

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图 3. 算法流程图

Fig. 3. Flow chart of proposed algorithm

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图 4. 邻域10个点的特征密度分布

Fig. 4. Characteristic density distributions of 10 points in neighborhood

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图 5. 邻域20个点的特征密度分布

Fig. 5. Characteristic density distributions of 20 points in neighborhood

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图 6. 邻域30个点的特征密度分布

Fig. 6. Characteristic density distributions of 30 points in neighborhood

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图 7. 邻域40个点的特征密度分布

Fig. 7. Characteristic density distributions of 40 points in neighborhood

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图 8. 提取效果。(a)原始云点;(b) 10个邻域点;(c) 20个邻域点;(d) 30个邻域点;(e) 40个邻域点

Fig. 8. Extracted results. (a) Original point cloud; (b) 10 neighbor points; (c) 20 neighbor points; (d) 30 neighbor points; (e) 40 neighbor points

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图 9. 实验结果及精度。(a)斜率差的变化;(b)精度差的变化;(c)地面点云个数;(d)误差曲线

Fig. 9. Experimental results and accuracy. (a) Trend of slope difference; (b) trend of accuracy difference; (c) number of ground point clouds; (d) error curves

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图 10. 半径滤波、体素滤波及统计滤波提取效果

Fig. 10. Extraction results of radius filter, voxel filter, and statistical filter

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图 11. 基于方法库的提取效果。(a)去噪正面效果;(b)去噪侧面效果

Fig. 11. Extraction results based on Method-Library. (a) After denoising in front view; (b) after denoising in side view

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图 12. 对大面积点云的提取效果。(a)原图正面;(b)去噪后正面;(c)原图侧面;(d)去噪后侧面

Fig. 12. Extraction results of large-area point cloud. (a) Before denoising in front view; (b) after denoising in front view; (c) before denoising in side view; (d) after denoising in side view

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表 1不同邻域点个数下的提取结果

Table1. Extraction results under different numbers of neighbor points

Point cloudNumber ofneighborpoints is 10Numberof neighborpoints is 20Numberof neighborpoints is 30Numberof neighborpoints is 40Original point cloud
MSE /m0.0208430.0198730.0196870.0195220.063345
Range /m4.33404.79851.78992.691220.0210
Total-error0.0184760.0128850.0086220.008104-
Time /s16.23518.39721.56527.382-
Point after denoising498379494477493651492698510519

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表 2其他算法提取结果

Table2. Extraction results of other algorithms

AlgorithmParameterMSE /mTotal-errorTime /sNumber ofpoints afterdenoising
Radius filterRadius(m) &number ofneighbor points0.4 & 40.0696220.14573888.637435540
0.4 & 80.0814470.25346786.866343263
0.8 & 40.0586810.05532981.427499560
0.8 & 80.0639170.07118188.412487163
Voxel filterLength ofvoxel /m0.50.1849460.42936268.346117062
1.00.4216970.47052768.70621615
1.50.7315750.48087069.40242099
2.01.1898260.48494767.71113226
Statistical filterNumber ofneighbor points100.0643070.07103792.593487328
200.0643440.075085116.735484783
300.0647350.077632146.932483097
400.0637770.079753188.853481701

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杨鹏, 刘德儿, 刘靖钰, 张荷苑. 结合统计滤波与密度聚类的矿山地面点云提取算法[J]. 激光与光电子学进展, 2020, 57(2): 021107. Yang Peng, Liu Deer, Liu Jingyu, Zhang Heyuan. Mine Ground Point Cloud Extraction Algorithm Based on Statistical Filtering and Density Clustering[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2020, 57(2): 021107.

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