[發(fā)明專利]一種基于平面基準影像的激光點云數(shù)據(jù)的自動配準方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310226380.6
• 申請日: 2013-06-07
• 公開（公告）號: CN103295239A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設計）人: 王晏民;石宏斌
• 申請（專利權(quán)）人: 北京建筑工程學院
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 史霞

1.一種基于平面基準影像的激光點云數(shù)據(jù)的自動配準方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、利用激光掃描儀掃描目標建筑物，且激光掃描儀在相鄰兩個站點的掃描存在重疊部分，以分別獲取目標建筑物在相鄰兩個站點的激光點云數(shù)據(jù)；

步驟二、分別計算相鄰兩個站點的激光點云數(shù)據(jù)的基準影像，其中各站點的激光點云數(shù)據(jù)的基準影像的計算過程為：

(1)提取一個站點的激光點云數(shù)據(jù)的所有平面特征，利用所有平面特征計算出所有的基準面以及各基準面對應的點集，

(2)對所有的基準面進行計算，其中每個基準面的計算過程為：利用一個二維規(guī)則格網(wǎng)將一個基準面劃分為多個格網(wǎng)單元，則每個格網(wǎng)單元對應有該基準面對應的點集中的多個點，在所述多個點中，以位于該基準面與激光掃描儀之間的點中到該基準面距離最大的點的反射強度信息作為該格網(wǎng)單元的灰度值，以該點的三維坐標信息作為該格網(wǎng)單元的中心的三維坐標信息，計算所有格網(wǎng)單元的灰度值，每個格網(wǎng)單元作為一個像素點，從而生成該基準面對應的一個基準影像；

步驟三、對相鄰兩個站點的激光點云數(shù)據(jù)的基準影像進行匹配，得到相鄰兩個站點的基準影像的同名點對；

步驟四、利用相鄰兩個站點的基準影像的同名點對的三維坐標信息，計算相鄰兩個站點的空間轉(zhuǎn)換參數(shù)。

2.如權(quán)利要求1所述的基于平面基準影像的激光點云數(shù)據(jù)的自動配準方法，其特征在于，所述步驟二的(1)中，將所有平面特征中法向近似相等的多個平面特征合并為一個基準面，以多個平面特征對應的點集作為該基準面對應的點集。

3.如權(quán)利要求2所述的基于平面基準影像的激光點云數(shù)據(jù)的自動配準方法，其特征在于，以多個平面特征的平均法向作為該基準面的法向，以該基準面對應的點集的重心作為該基準面的重心。

4.如權(quán)利要求2所述的基于平面基準影像的激光點云數(shù)據(jù)的自動配準方法，其特征在于，所述步驟二的(2)中，任一個基準面對應的二維規(guī)則格網(wǎng)的格網(wǎng)間距通過以下過程得出：計算任一個站點的激光點云數(shù)據(jù)中相鄰兩個點之間的平均距離，且參與計算的點到激光掃描儀的距離小于第一距離閾值。

5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的基于平面基準影像的激光點云數(shù)據(jù)的自動配準方法，其特征在于，所述步驟三中，采用金字塔分級匹配策略對相鄰兩個站點的基準影像進行匹配，具體過程為：(1)分別生成相鄰兩個站點的基準影像的金字塔圖像，各站點的基準影像的金字塔圖像包括一層頂層圖像、n層下層圖像以及一層底層圖像，n≥0，(2)對相鄰兩個站點的頂層圖像進行SIFT匹配，得到所有的待確認匹配點對，(3)逐層在相鄰兩個站點的n層下層圖像上，利用約束條件對所有的待確認匹配點對進行計算，以剔除錯誤的匹配點對，得到正確的匹配點對，(4)在相鄰兩個站點的底層圖像上，利用最小二乘法對所述正確的匹配點對進行匹配，以得到優(yōu)化的匹配點對，優(yōu)化的匹配點對為相鄰兩個站點的基準影像的同名點對。

6.如權(quán)利要求5所述的基于平面基準影像的激光點云數(shù)據(jù)的自動配準方法，其特征在于，所述步驟三的(3)中，所述約束條件包括距離約束條件，所述距離約束條件為：計算任一個待確認匹配點對中的各匹配點到其基準面的距離，并計算兩個匹配點分別到其基準面的距離之差，該距離之差大于一第二距離閾值，剔除該待確認匹配點對。