Bathymetric LiDAR and multibeam echo-sounding data registration methodology employing a point cloud model

点云 水深测量 方位角 激光雷达 遥感 迭代最近点 回声测深 计算机科学 测深 仰角(弹道) 算法 地质学 人工智能 数学 几何学 海洋学
作者
Shaoyu Li,Dianpeng Su,Fanlin Yang,Huijuan Zhang,Xiankun Wang,Yadong Guo
出处
期刊:Applied Ocean Research [Elsevier]
卷期号:123: 103147-103147 被引量:5
标识
DOI:10.1016/j.apor.2022.103147
摘要

Airborne LiDAR bathymetry (ALB) and multibeam echosounders (MBESs) are the most commonly used technologies for underwater topographical measurements. However, ALB cannot obtain underwater information in deep water. Due to concerns about the safety of the survey vessels, it is difficult to take measurements in shallow water using an MBES. To maximize the complementary advantages of these two technologies, this paper proposes a point cloud registration algorithm for ALB and MBES data based on azimuth angle features. First, the topographical curvature features of ALB and the MBES point cloud data are extracted by using a cylindrical neighborhood model and a quadric surface fitting algorithm. Then, the azimuth angle similarity of the curvature feature points is used to match the corresponding points. Finally, a truncated least-squares-based iterative nearest-adjacent point (TrICP) method is utilized to realize multisource data registration. To verify the performance of the proposed registration algorithm, four areas with typical ALB and MBES point cloud data from Xisha Island, South China Sea, are used as the study areas. Compared to the traditional and typical curvature-based registration (CR) algorithm for point cloud data registration, the proposed algorithm obtains average RMSE values of 0.278 m, 0.252 m, 0.214 m and 0.177 m in the four typical study areas. The corresponding registration accuracy is improved by 91%, 73%, 84% and 49%, respectively. The experimental results show that the proposed algorithm is more reliable and effective for ALB and MBES point cloud registration than the previous algorithms.
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