1.一种融合多层级渐进策略和非监督学习的地面点云提取方法,其特征在于,包括以下步骤:S1,获取点云数据并进行噪声去除;
S2,采用高斯混合模型实现点云自动聚类方法;
S3,自动获取并标记地面点、地物点训练样本;
S4,计算点云特征向量并采用SVM方法建立训练模型,并利用训练得到的SVM模型对LiDAR点云进行分类;
S5,采用置信区间估计理论自动识别并剔除非地面点;
S6,重复执行步骤S2至S5,直到点云中不存在地物点为止;
其中,所述步骤S3具体包括以下步骤:
S31,设定结构元素为方形,边长尺寸应大于实验区域内最大建筑物的尺寸;
S32,按照此结构元素对LiDAR点云进行虚拟格网组织;
S33,将结构元素在虚拟格网上进行四个方向的平移,并将落入平移后结构元素内的最低点都标记为地面种子点;
S34,将所有地面种子点所在类别的点云都标记为地面点;
S35,依次获取所有地面点的边缘点,然后,对这些边缘点进行临近搜索;
S36,计算临近点与边缘点的高差,将高差大于预设高度的点标记为地物种子点,并将该地物种子点所在类别的所有点都标记为地物点。
2.根据权利要求1所述的融合多层级渐进策略和非监督学习的地面点云提取方法,其特征在于,所述步骤S1具体包括以下步骤:S11,将点云按照KD树进行组织,并获取每个点的K临近;
S12,计算每个点K临近的高程均值EM和均方根误差Eδ;
S13,依次遍历点云中的各个点,如果其高程值不在该点临近点高程均值和三倍中误差的范围之内,则将该点判定为噪声点并进行剔除。
3.根据权利要求2所述的融合多层级渐进策略和非监督学习的地面点云提取方法,其特征在于,所述步骤S2具体包括以下步骤:S21,采用主成分分析法估算点云的法向量;
S22,设定高斯混合分布的密度函数;
S23,采用经验模态分解算法估算高斯混合模型的参数;
S24,将高斯混合分布参数中均值相近的点云进行合并,并重新运用期望最大算法进行参数估算;
S25,重复迭代进行步骤S23和S24,直到点云混合成分的数目不再发生变化。
4.根据权利要求3所述的融合多层级渐进策略和非监督学习的地面点云提取方法,其特征在于,所述步骤23具体包括以下步骤:S231,初始化高斯混合分布参数,包括λk、μk和δk,k=1,2,…,k max;
S232,E步:计算各混合成分的概率;
S233,M步:计算高斯混合分布参数;
S234,检查是否收敛,如果收敛则停止迭代,输出高斯混合模型参数;否则,更新混合分布参数继续迭代。
5.根据权利要求4所述的融合多层级渐进策略和非监督学习的地面点云提取方法,其特征在于,所述步骤S4具体包括以下步骤:S41,计算各样本点的局部结构协方差张量Covp;
S42,计算该协方差张量的三个特征值(λ0、λ1、λ2)以及对应的特征向量(e0、e1、e2);
S43,依据特征值和特征向量,计算各个点的特征向量:不变性、本征熵、各向异性、平面性、线性、点性、曲面变化性、垂直性;
S44,采用SVM对训练样本依据特征向量建立训练模型;
S45,利用训练得到的SVM模型对未标记样本进行分类。
6.根据权利要求5所述的融合多层级渐进策略和非监督学习的地面点云提取方法,其特征在于,所述步骤S5具体包括以下步骤:S51,利用步骤S4中训练得到的SVM模型对未标记样本进行分类;
S52,采用结构元素对这些地面点进行局部搜索获取地面种子点;
S53,将这些地面种子点进行二次曲面拟合,获取该层级的粗糙DTM;
S54,计算出点云中各点到该拟合曲面的距离残差;
S55,给定置信水平1-α,将落在置信区间之外的点判定为地物点并进行剔除。
7.根据权利要求1所述的融合多层级渐进策略和非监督学习的地面点云提取方法,其特征在于,所述步骤S31中,设定结构元素为方形,边长尺寸设定为常数50。
8.根据权利要求1所述的融合多层级渐进策略和非监督学习的地面点云提取方法,其特征在于,所述步骤S36中,所述预设高度为10m。