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结合LiDAR点云和航空影像的建筑物三维变化检测

彭代锋 张永军 熊小东

彭代锋, 张永军, 熊小东. 结合LiDAR点云和航空影像的建筑物三维变化检测[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2015, 40(4): 462-468. doi: 10.13203/j.whugis20130325
引用本文: 彭代锋, 张永军, 熊小东. 结合LiDAR点云和航空影像的建筑物三维变化检测[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2015, 40(4): 462-468. doi: 10.13203/j.whugis20130325

结合LiDAR点云和航空影像的建筑物三维变化检测

doi: 10.13203/j.whugis20130325
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(41171292)
详细信息
    作者简介:

    彭代锋,博士生,主要研究方向为卫星影像变化监测应用。

    通讯作者: 张永军
  • 中图分类号: P231.5

  • 摘要: 目的 针对传统建筑物变化检测方法没有考虑高程信息的缺点,提出了一种结合LiDAR点云数据和航空影像的建筑物三维变化检测方法,可同时提取建筑物高程变化信息和面积变化信息。首先将不同时期LiDAR点云分别生成数字表面模型(DSM);然后对不同时期的DSM进行差值、滤波和形态学操作得到DSM变化区,并根据共线方程将其反投影到航空影像中,再使用航空影像的光谱、纹理等信息排除树木等伪变化区的干扰;最后计算高程变化值和面积变化值。试验结果表明该方法能定量地提取高程和面积变化信息,提供更加全面准确的建筑物变化信息。
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信 息 科 学 版2015年4月3犇犅狌犻犾犱犻狀犵犆犺犪狀犵犲犇犲狋犲犮狋犻狅狀犫狔犆狅犿犫犻狀犻狀犵犔犻犇犃犚犘狅犻狀狋犆犾狅狌犱狊犪狀犱犃犲狉犻犪犾犐犿犪犵犲狉狔犘犈犖犌犇犪犻犳犲狀犵1 犣犎犃犖犌犢狅狀犵犼狌狀1 犡犐犗犖犌犡犻犪狅犱狅狀犵11 SchoolofRemoteSensingandInformationEngineering,WuhanUniversity,Wuhan,430079,China犃犫狊狋狉犪犮狋:Astheelevationinformationisnotconsideredinthetraditionalbuildingchangedetectionmethods,thispaperpresentsanalgorithmofcombiningLiDARdataandaerialimageryforthe3Dbuildingchangedetection.Withtheproposedmethod,wecanextractboththeelevationchangeinfor mationandtheareachangeinformationofthebuildingsatthesametime.Firstly,twoDSMsaregen eratedusingtwoperiodsofLiDARdata.Secondly,differencing,filteringandmorphologicalopera tionsareperformedtogetthechangedDSMarea,whichisthenprojectedontotheaerialimagesac cordingtothecollinearityequations.Afterthat,theinterferenceofthepseudo changingareassuchastreesisremovedusingspectrumandtextureinformationofaerialimage.Finally,thevalueofeleva tionchangesandareachangesarecalculated.Experimentalresultsshowthattheproposedalgorithmcanextractthechangeinformationoftheelevationandareaquantitatively,whichcanprovidemorecomprehensiveandaccurateinformationforthebuildingchangedetection.犓犲狔狑狅狉犱狊:LiDARPointClouds;DSM;AerialImagery;3DBuildingChangeDetection;ElevationChange;AreaChange犉犻狉狊狋犪狌狋犺狅狉:PENGDaifeng,PhDcandidate,specializesinchangemonitoringapplicationsofsatelliteimages.E mail:daifeng@whu.edu.cn犆狅狉狉犲狊狆狅狀犱犻狀犵犪狌狋犺狅狉:ZHANGYongjun,PhD,professor.E mail:zhangyj@whu.edu.cn犉狅狌狀犱犪狋犻狅狀狊狌狆狆狅狉狋:TheNationalNaturalScienceFoundationofChina,檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪No.41171292.(上接第448页)犃 犕犲狋犺狅犱犳狅狉犃狌狋狅犿犪狋犻犮犪犾犾狔犇犲狋犲狉犿犻狀犻狀犵犘犪狉犪犾犾犪狓狅犳犐犿犪犵犲犕犪狋犮犺犻狀犵犅犪狊犲犱狅狀犔犪狔犲狉犲犱犉犕犘犺犪狊犲犆狅狉狉犲犾犪狋犻狅狀犠犈犐犆犺狌狀狋犪狅1,2 犣犎犃犖犌犣狌狓狌狀3 犣犎犃犖犌犑犻犪狀狇犻狀犵3 犠犝犘犻狀犵2,41 SchoolofCivilEngineeringandArchitecture,ChongqingJiaotongUniversity,Chongqing400074,China2 CollegeofGeomaticsandGeoinformation,GuilinUniversityofTechnology,Guilin541004,China3 SchoolofRemoteSensingandInformationEngineering,WuhanUniversity,Wuhan430079,China4 FujianProvincialGeomaticsCenter,Fuzhou35001,China犃犫狊狋狉犪犮狋:Automaticdeterminationoftheinitialparallaxisakeytechnologyofautomaticimagematc hing.Thepreviousmethodsfordeterminationoftheinitialparallaxareanalyzedandsummarizedinthepaperfirst,andthenanovelmethod,calledlayeredFM phasecorrelation,isproposed.ThismethodisbasedonFourier Mellintransformtheoryincombinationwithlayeringmatchingandphasecorrelationtechniques.Themethodiscapableofobtaininghigh precisionofinitialparallaxautomati callyandefficientlywithouthumaninterventionandotherauxiliarydata.Thevalidityofthemethodisconductedbyexperimentsontheseveraltypicalimagepairs.犓犲狔狑狅狉犱狊:imagematching;initialparallax;phasecorrelation;Fourier Mellintransform犉犻狉狊狋犪狌狋犺狅狉:WEIChuntao,PhD,professor,specializesintheresearchofprocessingandapplicationofremotesensingimage.E mail:gxglwctl@163.com犉狅狌狀犱犪狋犻狅狀狊狌狆狆狅狉狋:TheNationalNaturalScienceFoundationofChina,Nos.41171351,41162011;GuangxiNaturalScienceFounda tion,Nos.2014GXNSFDA118038,2012GXNSFBA053131.
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-07-14
  • 修回日期:  2015-04-05
  • 刊出日期:  2015-04-05

结合LiDAR点云和航空影像的建筑物三维变化检测

doi: 10.13203/j.whugis20130325
    基金项目:  国家自然科学基金资助项目(41171292)
    作者简介:

    彭代锋,博士生,主要研究方向为卫星影像变化监测应用。

    通讯作者: 张永军
  • 中图分类号: P231.5

摘要: 目的 针对传统建筑物变化检测方法没有考虑高程信息的缺点,提出了一种结合LiDAR点云数据和航空影像的建筑物三维变化检测方法,可同时提取建筑物高程变化信息和面积变化信息。首先将不同时期LiDAR点云分别生成数字表面模型(DSM);然后对不同时期的DSM进行差值、滤波和形态学操作得到DSM变化区,并根据共线方程将其反投影到航空影像中,再使用航空影像的光谱、纹理等信息排除树木等伪变化区的干扰;最后计算高程变化值和面积变化值。试验结果表明该方法能定量地提取高程和面积变化信息,提供更加全面准确的建筑物变化信息。

English Abstract

彭代锋, 张永军, 熊小东. 结合LiDAR点云和航空影像的建筑物三维变化检测[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2015, 40(4): 462-468. doi: 10.13203/j.whugis20130325
引用本文: 彭代锋, 张永军, 熊小东. 结合LiDAR点云和航空影像的建筑物三维变化检测[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2015, 40(4): 462-468. doi: 10.13203/j.whugis20130325
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