(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210671320.4 (22)申请日 2022.06.15 (71)申请人 飞燕航空遥感技 术有限公司 地址 430060 湖北省武汉市武昌区民主路 616号和璟国际16层0 6室 (72)发明人 程晓光　王韧　赵梓言　徐炜　 刘嘉豪　闫文卿　董南　 (74)专利代理 机构 南京苏高专利商标事务所 (普通合伙) 32204 专利代理师 常虹 (51)Int.Cl. G06V 10/762(2022.01) G01S 7/48(2006.01) (54)发明名称 机载LiDAR航带重叠消冗方法和系统、 介质、 设备 (57)摘要 本发明公开了一种机载LiDAR航带重叠消冗 方法和系统， 其中方法包括： 1、 对点云数据栅格 化， 得到多个格网； 每个点均初始化为非冗余点； 2、 根据点数据GPS时间的差， 判断每个格网是否 存在航带重叠和冗余； 3、 对于有航带重叠和冗余 的格网G根据扫描角分布进行初步消冗， 将格网 分为重叠已消冗集合和重叠待消冗集合： 4、 对重 叠待消冗集合Stojudge内的格网根据GPS时间分布 进行消冗。 该方法不依赖航迹信息， 在消冗后的 结果中， 单条航带不混杂其它航带， 无补丁现象， 过渡自然。 权利要求书4页 说明书9页 附图5页 CN 114972831 A 2022.08.30 CN 114972831 A 1.一种机载L iDAR航带重 叠消冗方法， 其特 征在于， 包括 步骤： S1、 对点云数据栅格化， 格网边长为dgrid， 得到多个 格网； 每个点均初始化 为非冗余 点； S2、 根据点数据的GP S时间差， 判断每 个格网是否存在航带重 叠和冗余； S3、 对于有航带重 叠和冗余的格网G进行初步消冗， 包括 步骤： S3.1、 获取格网内点的扫描角并去重， 组成集合Ssa； 对Ssa内的元素基于最小类间距 离进 行聚类， 得到扫描角聚类集合Csa； 如果Csa内元素数目为1， 将格网G加入重叠待消冗集合 Stojudge， 跳转至步骤S3.1处 理下一有航带重 叠和冗余的格网； S3.2、 如果Csa内的元素数目大于1， 判断其中每个扫描角聚类 是否有效： 设Csa中第l个扫 描角聚类为Csa,l， l＝1,2, …,L， L为Csa内元素的个数； 计算Csa,l的最小扫描角 θmin,l和最大扫 描角θmax,l； 遍历格网G内的点， 扫描角位于区间[θmin,l, θmax,l]的点构成第一聚类点集合 Sline1,l； 如果Sline1,l的元素数目Nsa,l小于格网最小点数阈值Nmin， 则跳过Csa,l， 否则将Csa,l加 入有效扫描角聚类集 合Cvalidsa； S3.3、 如果有效扫描角聚类集 合Cvalidsa的元素数目Nvalidsa为0， 则令 Cvalidsa＝Csa； S3.4、 计算Cvalidsa内的每个有效扫描角聚类的平均绝对扫描角： 设Cvalidsa中第m个有效 扫描角聚类为Cvalidsa,m， m＝1,2, …,M， M为Cvalidsa内元素的个数； Cvalidsa,m对应的第一聚类点 集合为Sline1,m， 计算构成Sline1,m的点的平均绝对扫描角 其中||为计 算绝对值符号， Nsa,m为Sline1,m的元素个数， θm,i为Sline1,m中第i个点的扫描角； S3.5、 获取Cvalidsa内平均绝对扫描角最小的扫描角聚类Cminθ， 根据Cminθ内元素的最小值 θ′min和最大值θ ′max初步筛选出格网内的冗余 点； S3.6、 对格网内的非冗余点， 根据最小GPS时间和最大GPS时间之间的差判断Cminθ是否对 应单条航带； 如果Cminθ对应单条航带， 将当前格网G加 入重叠已消冗集合Sjudge， 否则将当前 格网G加入重 叠待消冗集 合Stojudge； S4、 对重叠待消冗集 合Stojudge内的格网进行消冗： S4.1、 对重 叠已消冗集 合Sjudge内的格网， 根据中心点XY坐标构建二维索引； S4.2、 遍历重叠待消冗集合Stojudge内的格网， 设当前格网为Gtojudge， 将Gtojudge内所有非 冗余点的GPS时间去重后组成集合Sgps， 对Sgps内的元素基于最小类间距离 聚类， 得到GPS时 间聚类集 合Cgps； S4.3、 如果Cgps内的元素数目大于1， 判断其中每个GPS 时间聚类是否有效： 设Cgps中第n 个GPS时间 聚类为Cgps,n， n＝1,2, …,N， N为Cgps内元素的个数； 计算Cgps,n的最小GPS时间Tmin,n 和最大GPS时间Tmax,n； 遍历格网Gtojudge内的点， GPS时间位于区间[Tmin,n,Tmax,n]内的点构成 第二聚类点集合Sline2,n； 如果Sline2,n的元素数目Ngps,n小于格网最小点数阈值Nmin， 则从Cgps 中删除Cgps,n； S4.4、 利用步骤S4.1中构建的二维索引搜索Sjudge中距离Gtojudge中心点最近的格网 Gjudge； 计算格网Gjudge内非冗余 点的平均GP S时间Tmean； S4.5、 计算Cgps中每个GPS时间聚类的平均GPS时间： 设Cgps中第p个GPS时间聚类为Cgps,p， p＝1,2,…,P， P为S4.3处理后Cgps内元素的个数； 计算Cgps,p对应的第二聚类点集合Sline2,p的权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114972831 A 2点的平均GPS时间 其中Ngps,p为Sline2,p的元素数目， Tp,j为Sline2,p中第 j个点的GP S时间； S4.6、 在GPS时间聚类集合Cgps中搜索平均GPS时间与Tmean差距最小的GPS时间聚类 CminTdif； 遍历当前格网Gtojudge内的点， GPS时间位于区间 内的点标记为非冗余点， 位于区间 外的点标记为冗余 点； 分别为CminTdif内元素的最小值和最大值； S4.7、 重复步骤S4.2至S4.6， 直到 重叠待消冗集 合Stojudge内的格网均被处 理过。 2.根据权利要求1所述的机载LiDAR航带重叠消冗方法， 其特征在于， 所述步骤S2具体 为： 对每个格网， 遍历位于其内的所有点， 查找最小GPS时间Tmin和最大GPS时间Tmax， 计算 GPS时间差ΔT＝Tmax‑Tmin； 如果ΔT小于等于同航带最大时间差阈值ΔTthre， 认为对应格网内的点均来自同一条航 带， 不存在航带重 叠和冗余， 否则认为对应 格网存在航带重 叠和冗余。 3.根据权利要求1所述的机载LiDAR航带重叠消冗方法， 其特征在于， 所述步骤S3.1中 对Ssa内的元素基于最小类间距离进行聚类， 得到扫描角聚类集 合Csa的具体步骤为： A1、 对Ssa内的元素进行排序， 构成数组A； A2、 新建聚类c1作为当前聚类， 取A中第1个元 素A1加入c1； A3、 对A从第2个元素开始遍历， 设当前遍历到第u个元素Au， 当前聚类为cv， v≥1； 如果 则将Au加入cv； 否则将cv加入扫描角聚类集合Csa， 再新建聚类cv+1， 将Au加入 cv+1， cv+1作为当前聚类； 其中 为cv中最新加入的元素， Δa为预设的非负差异阈值； 重复 执行步骤A3， 直至遍历完A中所有元 素； A4、 将当前聚类加入扫描角聚类集 合Csa。 4.根据权利要求1所述的机载LiDAR航带重叠消冗方法， 其特征在于， 所述步骤S3.5具 体为： 遍历当前格网G内的点， 扫描角位于区间[ θ ′min, θ′max]外的点标记为冗余 点。 5.根据权利要求1所述的机载LiDAR航带重叠消冗方法， 其特征在于， 所述步骤S3.6具 体为： 计算格网内非冗余点 的最小GPS时间T ′min和最大GPS 时间T′max， 得到GPS 时间差ΔT ′＝ Tvmax‑T′min； 如果ΔT ′小于等于同航带最大时间差阈值ΔTthre， 认为Cminθ对应单条航带， 否则 认为Cminθ对应多条航带。 6.一种机载L iDAR航带重 叠消冗系统， 其特 征在于， 包括： 点云栅格化模块(1)， 用于对点云数据栅格化， 得到多个格网； 每个点均初始化为非冗 余点； 格网航带重叠和冗余判断模块(2)， 用于根据点数据的GPS时间差， 判断每个格网是否 存在航带重 叠和冗余； 航带重叠和冗余格 网初步消冗模块(3)， 用于根据 步骤S3.1 ‑S3.6对有航带重叠和冗余 的格网G进行初步消冗： S3.1、 获取格网内点的扫描角并去重， 组成集合Ssa； 对Ssa内的元素基于最小类间距 离进权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114972831 A 3