[發明專利]一種地面激光雷達與近景攝影測量數據的高精度配準方法

有效

• 申請號: 201310717984.0
• 申請日: 2013-12-23
• 公開（公告）號: CN103744086A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 王晏民;胡春梅
• 申請（專利權）人: 北京建筑大學
• 主分類號: G01S17/02
• 分類號: G01S17/02;G01C11/04
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 史霞

1.一種地面激光雷達與近景攝影測量數據的高精度配準方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、獲取被掃描物的多張近景攝影圖像，并通過地面激光雷達獲取所述被掃描物的三維點云；

步驟二、生成所述多張近景攝影圖像對應的金字塔影像，并基于多張近景攝影圖像的金字塔影像進行由粗到細的SIFT特征提取與匹配，與此同時根據匹配結果建立被掃描物的自由網模型；

步驟三、從所述三維點云和其中幾張近景攝影圖像上任意選取至少四對控制點，并基于所述控制點對所述自由網模型進行光束法平差以實現對多張近景攝影圖像的粗定向；

步驟四、對完成粗定向的多張近景攝影圖像中的第一張近景攝影圖像分網格提取密集特征點，并以三維點云的深度圖像模型為約束，獲取每個特征點在相鄰的第二張近景攝影圖像上的概略位置，然后再進行灰度匹配和最小二乘匹配，以此完成多張近景攝影圖像中相鄰兩張近景攝影圖像的同名像點的密集匹配；

步驟五、基于上述密集匹配結果生成被掃描物的影像點云；

步驟六、對獲取的被掃描物的三維點云與影像點云進行ICP循環迭代以實現高精度配準。

2.如權利要求1所述的地面激光雷達與近景攝影測量數據的高精度配準方法，其特征在于，還包括：

步驟七、若被掃描物的三維點云與影像點云配準精度不夠，則根據最終的配準結果選取出高精度配準點，返回所述步驟三繼續進行配準，直到滿足設定的配準精度。

3.如權利要求1所述的地面激光雷達與近景攝影測量數據的高精度配準方法，其特征在于，所述步驟二中，所述SIFT特征提取與匹配的過程包括：

首先對多張近景攝影圖像的頂層金字塔影像進行SIFT特征提取與匹配，并應用雙向匹配一致性約束進行反向匹配；

其次對下一層金字塔影像進行SIFT特征提取與匹配，并基于上一層金字塔影像的匹配結果進行誤匹配點的剔除，直到最底層金字塔影像。

4.如權利要求3所述的地面激光雷達與近景攝影測量數據的高精度配準方法，其特征在于，在不同近景攝影圖像的最底層金字塔影像還包括利用最小二乘法進行同名像點的匹配。

5.如權利要求1所述的地面激光雷達與近景攝影測量數據的高精度配準方法，其特征在于，所述步驟四中，包括：

將獲得的第一張近景攝影圖像上的各個密集特征點分別與該影像的攝影中心構成一條空間直線，并計算每一個密集特征點對應的空間直線與三維點云深度圖像模型的基準面之間的交點；

對于求得的與基準面的每一個交點而言，

計算其在深度圖像模型基準面中的第一格網號，并利用此時的基準面空間位置、第一格網號及該第一格網號上的深度值重新生成一個平行于所述基準面的第一平面；

再根據該空間直線與第一平面的交點計算該交點在第一平面中的第二格網號，繼續利用利用第一平面的空間位置、第二格網號及該第二格網號的深度值再重新生成一個平行于所述基準面的第二平面；

直到獲得的格網號的深度值小于預設閾值，即確定該格網號所對應的深度圖像模型上的點為該空間直線對應的密集特征點在深度圖像模型上的物方點。

6.如權利要求5所述的地面激光雷達與近景攝影測量數據的高精度配準方法，其特征在于，還包括：

根據獲得的第一張近景攝影圖像上的各個密集特征點在深度圖像模型上的物方點，分別與第二張近景攝影圖像的攝影中心構成一條空間直線，計算這些空間直線與所述第二張近景攝影圖像的空間平面方程的交點，得到第一張近景攝影圖像上的各個密集特征點在第二張近景攝影圖像上同名點的概略位置。

7.如權利要求6所述的地面激光雷達與近景攝影測量數據的高精度配準方法，其特征在于，所述第二張近景攝影圖像的空間平面方程由其粗定向參數確定。

8.如權利要求1所述的地面激光雷達與近景攝影測量數據的高精度配準方法，其特征在于，所述步驟五中，采用前方交會的方法獲取被掃描物的影像點云。