形状特征向量筛选与局部粗糙度结合的国省干道点云提取

来源：南京信息工程大学学报·自然科学版杂志2026年第3期北京时间：

作者：靳明，殷佩轩，李玉舟，李木子，王娟，高贤君，许高程，刘用

单位：靳明,河南省交通事业发展中心, 郑州, 450016,殷佩轩,河南省交通事业发展中心, 郑州, 450016,李玉舟,河南省交通事业发展中心, 郑州, 450016,李木子,河南省交通事业发展中心, 郑州, 450016,王娟,国交空间信息技术(北京)有限公司, 北京, 100013,高贤君,长江大学 地球科学学院, 武汉, 430100,许高程,国交空间信息技术(北京)有限公司, 北京, 100013,刘用,国交空间信息技术(北京)有限公司, 北京, 100013

摘要：针对国省干道缺少路缘石导致在点云场景中不易确定公路边缘,从而造成国省干道点云难以精确提取的问题,提出形状特征向量筛选与局部粗糙度结合的国省干道点云提取方法.首先对原始点云数据构建网格索引,以网格为基本单元,设计基于协方差矩阵的形状特征向量分析方法,据此方法计算单元内点云形状特征向量,构建正交基求解特征值,筛选获取地面点云;其次采用KD树索引重构地面点云,计算分析点云局部粗糙度,以先验阈值为参考,引入欧式聚类算法实现对路面及路面周边点云的有效提取,实现路面点与非路面点有效划分.对10 km移动激光扫描国省干道点云数据进行测试,平均准确率和召回率分别为99.64%与99.59%.与欧式聚类分割算法相比,所提算法的平均准确率及F1分别提高8.95和4.57个百分点,对原始点云处理速度为32.4 km/h,计算效率明显提升,具有良好的路面提取精度和鲁棒性.

关键词：道路点云提取;移动激光扫描;形状特征向量;局部粗糙度;协方差矩阵

基金资助：城市轨道交通数字化建设与测评技术国家工程实验室开放基金(2023ZH01);湖南科技大学测绘遥感信息工程湖南省重点实验室开放基金(E22205);自然资源部环鄱阳湖区域矿山环境监测与治理重点实验室开放基金(MEMI-2021-2022-08)