Journal of Geodesy and Geoinformation Science
构建与学术的桥梁 拉近与权威的距离
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前言
在学习生涯将要竣事 之际，博主将自己三年所学到的工具举行 一个总结与归纳，一是对所学知识的一个回首，二是整理成一个完整的资料，以防不时之需，三是供厥后者少走弯路，继续前行！
一、LiDAR 基础与入门
1. 激光雷达界说
Light Deteation and Ranging激光探测及测距系统的简称，用激光器作为发射光源，接纳光电探测手艺 手段的自动 遥感装备 。
2. 优弱点
优点
具有极高的分辨率
抗滋扰能力强
获取的信息量富厚
可全天时势 情
弱点
容易受到大气条件以及事情情形 的烟尘的影响
3. 分类
按原理分类
三角测距激光雷达
ToF 激光雷达
按功效分类
激光测距雷达
激光测速雷达
激光成像雷达
大气探测激光雷达
跟踪雷达
按事情介质分类
固体激光雷达
气体激光雷达
半导体激光雷达
按线数分类
单线激光雷达.
多线激光雷达
按扫描方式分类
MEMS型激光雷达
Flash型激光雷达
相控阵激光雷达
机械旋转式激光雷达
按探测方式分类
直接探测激光雷达
干探测激光雷
按激光发射波形分类
一连 型激光雷达
脉冲型激光雷达
按挂载平台分类
机载激光雷达
车载激光雷达
地基激光雷达
星载激光雷达
背包式
手持式
SLAM
按应用
激光测距仪
激光三维成像雷达
激光测速雷达
激光大气探测雷达
激光测风雷达
4. 海内外着名 激光雷达公司盘货
外洋
Velodvne
Sick
Ibeo
Quanergy
Hokuyo
Trimble
Innoviz
LeddarTech
Leica
Riegl
Other…
海内
数字绿土
北科天绘
武汉珞珈新空
四维图新
北京蒙特卡洛
其它…
5. 相关应用
都市妄想
数字都市建模
高精度DEM的制作与天生
基础设施制图
地表转变 监测
地表笼罩分类
森林资源视察
矿山丈量
电力线巡检
其它
6. 小结
一文讲透激光雷达，你想相识 的都在这里
人工建模，倾斜摄影和激光雷达的原理及优弱点
7分钟让你知道机载激光雷达怎样 事情的！
激光雷达最全分类解说
较量 周全 的先容 lidar数据处置赏罚 库、软件等：http://www.opentopography.org/
LiDAR 点云数据的定向，要通过多个坐标系间的几何关系来确定，包罗激光扫描仪的参考坐标系、瞬时激光束坐标系、空中平台坐标系、目的 所在水平参考坐标系与垂直坐标系和惯性导航仪的参考坐标系与WGS-84坐标系。更多干货敬请关注民众号：GIS前沿
二、LiDAR 点云去噪
1. 噪音泉源
数据收罗平台
无人机
背包（针对背包式的扫描装备 ）3
车载平台
手持激光扫描
牢靠 模子 误差
其它
收罗装备
LiDAR 收罗头
与收罗平台的相对稳固 性
其它
被测物体外貌
水域等无法探测
其它
其它
…
2. 常用去噪要领
基于密度的去噪
判断当前点的邻域点数，过小则将其视为噪音点
基于统计学去噪
先求取全局点云距离漫衍，然后依次判断每个采样点与其邻域的距离是否知足 阈值
直通滤波去噪
在 X、Y、Z 偏向设置阈值对点云举行 截取（快速去除离群点用）
手动去燥
人机交互框选不感兴趣点云并删除
基于假设磨练 的粗差剔除
假设点云数据仅在一个维度上存在误差，则对每一点使用 其邻域点的属性值对其举行 拟合，并求取拟合后的值与原始属性的差值。凭证 无意 误差听从正态漫衍的特征 ，通过设定一个置信区间，将误差值较大的点视为噪音点或失真点举行 剔除
基于横切分层剔除噪音
这里通过对点云的高程 举行 横切分层，然后，统计每个支解区域内的点云数目 ， 将支解区内小于一定阈值的点作为粗差予以扫除
基于点到平面距离去噪
通过判断相近 点云数据的拟合平面，将离拟合平面距离值为负的点云看作噪声点云数据
移动平滑法
通过移动平滑法与二次多项式拟合曲面的要领去除噪声
中值滤波去噪
详见中值滤波
其它
…
三、LiDAR 点云滤波
1. 点云滤波看法
将点云分为地面点和地物点的历程
区别于数字信号学
前者对信号举行 高通/低筒滤波，去除高频/低频信号
区别于图像处置赏罚
前者主要是过滤图像噪音
2. 滤波算法
坡度滤波
基于距离 一定距离两点间形成的坡度来判断
形态学滤波
将点云格网化，选取格网种子点，按行或者枚举 行 类似于数学形态学的滤波
渐进三角网滤波
选取初始种子点，使用 三角网构建初始地表模子 ，判断剩余点并对三角网举行 加密
移动曲面滤波
使用 多元多项式对地面举行 表达
布料滤波
使用 布料模拟算法举行 滤波
基于点云频率的滤波
PCL—低条理视觉—点云滤波（基于点云频率）
其它
…
四、LiDAR 点云配准
1. 配准目的
对点云举行 校正
2. 配准分类
LiDAR点云和LiDAR点云配准
LiDAR点云和麋集 匹配点云配准
LiDAR点云和二维影像配准
LiDAR点云和三维街景匹配
其它
3. 配准要领
粗配准方案
LORAX
4点法（4-Points Congruent Sets，4PCS）
Super 4PCS(Super 4-Points Congruent Sets)
SK-4PCS（Semantic Keypoint 4-Points Congruent Sets）
G-4PCS（Generalized 4-points congruent sets）
精配准方案
DO（Discriminative Optimization）
结正当
ICP（Iterative Closest Point）
Standard ICP
KD-tree Approximation
Soft Outlier Rejection
Generalized-icp（GICP）
Normal ICP（NICP）
Go-ICP
…
模子 对应法
NDT
五、LiDAR 点云果真数据集
1. Paris-Lille-3D Dataset
http://caor-mines-paristech.fr/fr/paris-lille-3d-dataset/
2. PCL官方测试数据集
https://github.com/PointCloudLibrary/data
3. ISPRS
http://www2.isprs.org/
4. RGB-D Object Dataset
https://rgbd-dataset.cs.washington.edu/
5. The Stanford 3D Scanning Repository
http://graphics.stanford.edu/data/3Dscanrep/
全球六大激光雷达数据源
而且都是免费的
1、Open Topography
网址：http://www.opentopography.org
2、USGS Earth Explorer
网址：http://earthexplorer.usgs.gov
3、United States Interagency Elevation Inventory + Wikipedia LiDAR
网址：https://en.wikipedia.org/wiki/National_Lidar_Dataset_(United_States)
4、NOAA Digital Coast
网址：https://coast.noaa.gov/digitalcoast/tools/
5、LIDAR Online
网址：https://www.lidar-online.com/
6、National Ecological Observatory Network
网址：http://www.neonscience.org/data-resources
六、LiDAR 点云处置赏罚 软件
1. 外洋
CloudCompare（免费开源）
https://github.com/CloudCompare/CloudCompare
TerraSolid 的 TerraScan（专门针对点云） 芬兰
需要商业License（可以寻找**版下载使用）
ENVI 的 LiDAR 模块
需要商业License，可以自动提取 DEM / DSM / 修建物 / 植被 等的三维模子 （可以寻找破解版下载使用）
Quick Terrain Moduler 的配套软件 Quick Terrain Reader
前者难免费，后者免费，可以自行上网搜索下载
LasTools
免费开源软件，可是 是一款下令 行软件，需要设置较多参数，现实 生产中更多用于编程的第三方库
OPLAS
需要商业License（免费的只能加载100万点）
BCAL LiDAR tools
ENVI 插件
FugroViewer
免费的点云快速浏览软件
MCC LiDAR
开源滤波软件
ALDPAT
开源 LiDAR 处置赏罚 软件
FUSION 美国
开源 LiDAR 处置赏罚 软件
SHOALS 加拿大
未知
PIX4D
商用软件需要License，免费试用一个月，主要用与点云数据的分类
其它
…
2. 海内
LiDAR 360
北京数字绿土公司商用软件，需要License，申请免费试用15天
CoProcess
上海华测导航公司商用软件，需要License
SouthLiDAR
广州南方测绘公司商用软件，需要License
其它
…
3.小结
手艺 解说 |CC（Smart3D）中三维建模LiDAR和照片的团结 「可下载学习」
TerraSolid处置赏罚 LiDAR点云工程建设基础教学视频
Erdas中处置赏罚 点云（Lidar）数据干货教程
ArcGIS-LiDAR LAS数据处置赏罚 教学视频
基于“倾斜+LiDAR+车载”的实景三维建模实现
七、点云处置赏罚 开源库
1. PCL官网
http://www.pointclouds.org/
2. VCG-Github客栈
https://github.com/cnr-isti-vclab/vcglib/
3. CGAL
https://www.cgal.org/
4. SFML
https://www.sfml-dev.org/
5. OpenGL
https://www.opengl.org/
6. OSG
http://www.openscenegraph.org/
7. MeshLab
http://www.meshlab.net/
8. g2o
https://openslam-org.github.io/g2o.html
竣事 语
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