52, 082801(2015)
激光与光电子学进展
Laser & Optoelectronics Progress
©2015《中国激光》杂志社
082801-1
利用点云误差椭球评价点云精度
陈西江
1
花向红
2,3
章 光
1
1
武汉理工大学资源与环境工程学院, 湖北 武汉 430079
2
武汉大学测绘学院, 湖北 武汉 430079
3
武汉大学灾害监测与防治研究中心, 湖北 武汉 430079
摘要 将误差椭球引入到点云精度分析中,重点分析了误差椭球与点位协方差的关系。通过分析不同缩放因子对应
的误差椭球中的点位概率,得到用于描述点位误差椭球的缩放因子。分析了相邻误差椭球与扫描间隔之间的关系,
确定了相邻误差椭球存在交集的条件。在误差椭球之间存在交集的情况下,计算了真实的点云误差椭球大小,根据
点云误差椭球得到平均点位误差椭球,利用误差椭球与点位中误差的关系便可 实现平均点位中误差的计算,从而实
现了利用误差椭球来评价点云精度。
关键词 遥感; 误差椭球; 点云精度; 点位误差; 点云
中图分类号 P225 文献标识码 A
doi: 10.3788/LOP52.082801
Using the Point Cloud Error Ellipsoid to Evaluate the Precision of
Point Cloud
Chen Xijiang
1
Hua Xianghong
2,3
Zhang Guang
1
1
School of Resource & Environment Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan, Hubei 430079, China
2
School of Geodesy & Geomatics, Wuhan University, Wuhan, Hubei 430079, China
3
Hazard Monitoring & Prevention Research Center, Wuhan University, Wuhan, Hubei 430079, China
Abstract The error ellipsoid is introduced into the evaluation of point cloud precision analysis. The relationship
between error ellipsoid and point covariance is studied emphatically. The scale factor used to describe point error
ellipsoid is acquired according to the point probability of error ellipsoid corresponding to the different scale factors.
The overlap of adjacent error ellipsoid is determined according to the relationship between the adjacent error ellipsoid
and the scanning interval. The point cloud error ellipsoid is calculated in the case of intersection between the error
ellipsoid. The average point error ellipsoid is acquired according to the point cloud error ellipsoid. The average point
mean square error is calculated by using the relationship between error ellipsoid and point mean square error. The
evaluation of point cloud precision is realized according to the error ellipsoid.
Key words remote sensing; error ellipsoid; point cloud precision; point error; point cloud
OCIS codes 280.4750; 140.3430; 270.3430; 280.5600
1 引 言
目前对于点云精度没有太多的研究,文献[1]通过实例验证了点云精度与扫描距离成反比,即距离越远,
点云精度越差。Aguilar 等
[2]
提出了非参数估计理论,该估计理论无需对残差的分布状况进行强假设,利用该
估计理论对点云构建的数字高程模型(DEM)误差进行了估计,从而实现点云精度评定。Acka 等
[3]
利用三维
表面匹配来评定建筑模型的点云质量。三维表面匹配可以估计建筑点云与验证点云之间的欧氏距离,而该
欧式距离与点云数据获取方法无关,通过该距离可以确定三维模型的质量。该方法同时解决了参考系统精
度、点位精度及数据完整性问题,可以 作为 建筑 物点 云数 据质 量的 评定 方法 。但 该方 法受地面上点云影响
较大。文献[4]通过激光雷达扫描的数据与地面参照点的对比分析,研究表面材质及入射角对点云精度的影
收稿日期: 2015-01-22; 收到修改稿日期: 2015-04-07; 网络出版日期: 2015-07-17
基金项目: 国家自然科学基金(41174010, 41304001)、博士点专项基金(2012014311005)。
作者简介: 陈西江(1985—),男,博士,助理研究员,主要从事三维激光点云数据处理方面的研究。E-mail: cxj0421@163.com