激光雷达

激光雷达，是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。其工作原理是向目标发射探测信号（激光束）,然后将接收到的从目标反射回来的信号（目标回波）与发射信号进行比较,作适当处理后,就可获得目标的有关信息。

激光雷达

• 一、简介
  • 定义，激光雷达（Light Detection and Ranging）
  • 特点（优缺点）
  • 四种扫描方式
    • 其中机载雷达的四种扫描方式（这个地方没有搞懂什么意思）
  • 四种平台
    • 星载
      • 卫星激光高度计
        • 原理，仪器
    • 机载
      • 设备，系统
    • 车载
      • 设备系统、特点
    • 地面激光扫描仪
  • 测距原理
    • 脉冲式（pahse）
    • 相位式（pulse）
  • 定位原理
    • 三角定位
      • y已知，x与z有着特定的函数关系
• 二、点云可视化与结构
  • 可视化
    • 三维影像
    • 垂直影像（定义，过程）
      • 属性值可以是Z，纹理，辐射量等等
      • 过程
        • 空间的分割（可以以像素大小进行划分网格）
        • 重采样
        • 双线性内插
  • 结构
    • 二维深度影像
      • （没搞懂老师说的根据周围值确定什么意思）
    • 三角网
      • 1、最小角最大准则，2通圆特性，步骤：一个包围所以点的三角形，依次迭代分割
    • 八叉树
      • 同GIS，现将整体的数据按照三个维度划分为八个部分，再对每个部分进行细分，如果划分前后的点云数量没有变化，则停止划分
    • kd树
      • 为了解决八叉树的数据冗余，对数据结构进行优化。步骤：1计算各个维度的方差，2挑选出方差最大的维度，3将该维度的数据从小到大排列，挑选出中位数，4将最小的到中位数的数据定义为左节点，中位数到最大的定义为右节点，5继续对每个结点重复2、3、4过程，直至节点内没有数据，则分割完毕
• 三、点云拼接和配准
  • 定义，什么是点云拼接
    • 将不同点云测站坐标系转为统一的坐标系中
  • 点云拼接的方法（这里不叫目的，注意求取七参数是点云拼接的方法，是求参→拼接
    • 七参数法
  • 方法
    • 基于点的特征的匹配方法
      • 人工标靶
      • 最近邻点法（ICP)
        • 步骤1去中心化2找到点云A中一点到点云B的最近点作为同名点，3求取模型参数4不断迭代5得到最终的模型
        • 需要注意的是，最近邻点法是精配准的方法，只适用于精度较高的情况下
    • 基于面特征的匹配方法
      • 步骤：选取两个三个面相互垂直的平面，命名为点云A与B，2将A和B移动到平面的交点，命名为M,N 3将M和N的每个对应平面进行一一匹配，设M中第一个平面的法向量设为n1，N中的第一个平面的法向量设为n2，那么旋转角为，旋转轴为，将这个旋转矩阵为R1；4然后依次对第二个对应平面、第三个对应平面进行第三步的操作，确定R2,R3，最终得到旋转矩阵，即确定旋转参数5确定n（p1-p2）的距离，确定平移参数
• 五、点云分割和拟合
  • 点云滤波和分类和分割拟合的区别
  • 方法
    • 高程纹理
    • 最小二乘
    • 霍夫变换
    • 子主题
• 四、点云滤波和分类
  • 滤波：区分地面点和非地面点，主要通过高程判断，高程突变等等
    • 数学形态法：选取移动窗口，将地面最低点确定为地面点，并结合移动窗口的权重，不断改变窗口大小，确定地面点
    • • 移动窗口滤波法：首先选取一个较大的移动窗口，粗略计算地面点，过滤到所有高差超出给定阈值的点，计算更加精确的DEM
    • 迭代线形最小线形内插法：主要思想是将地物点高程比地形表面激光脚点的高程高，线形最小二乘内插后，地物点的高程比参考面高程高，而地形表面激光脚点的高程比参考面低且残差值不符合正态分布。过程：首先利用所有点计等权计算出表面模型，该表面位于DTM与DSM之间，其次拟合后真实地面点的残差是负值的概率大，而地表点有一部分正，一部分负，利用这些信息的残差对每个高程观测值定权。 进行下次迭代，以确定的权重进行定权，计算出地形表面后，对于那些被剔除的点，若残差落入吸收域内，可以重新转化为地形点
    • 基于可靠值的最小滤波法：核心思想是点云的平均值与最小值的差值之间，是否符合正态分布，如果在限差内，则该最小点是可靠的
  • 分类：区分地表点之间，如植被与房屋之间的差别
    • 高程纹理：共有四种，1、原始高程数据，2高程差，3地形坡度，4高程变化
    • 融合激光回拨信号强度与激光脚点高程
    • 利用激光脉冲两次回波的高差变化
  • 多源数据融合