[發(fā)明專利]基于主被動三維成像系統(tǒng)的三維影像生成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610152716.2
• 申請日: 2016-03-17
• 公開（公告）號: CN107204037B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設計）人: 李傳榮;黎荊梅;周梅;胡堅;張慧靜;朱曉玲;馬蓮
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電研究院
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G01S17/86;G01S17/89
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳夢圓

1.一種基于主被動三維成像系統(tǒng)的三維影像生成方法，其特征在于，包括：

步驟A：利用POS系統(tǒng)獲取平臺的位置姿態(tài)數(shù)據(jù)，利用主被動三維成像系統(tǒng)獲取激光測距數(shù)據(jù)以及影像數(shù)據(jù)；

步驟B：基于所述平臺的位置姿態(tài)數(shù)據(jù)得到影像傳感器掃描時刻的位置姿態(tài)數(shù)據(jù)和激光雷達掃描時刻的位置姿態(tài)數(shù)據(jù)；

步驟C：基于所述激光雷達掃描時刻的位置姿態(tài)數(shù)據(jù)和所述激光測距數(shù)據(jù)，利用激光雷達三維點云計算模型，得到激光雷達點云數(shù)據(jù)；

步驟D：所述激光雷達點云數(shù)據(jù)與所述影像數(shù)據(jù)在像方匹配，并計算得到第一類影像像點的大地坐標和第二類影像像點的高程值，其中，所述第一類影像像點為所述激光雷達點云數(shù)據(jù)中的有效激光點對應的影像像點，所述第二類影像像點為所述影像數(shù)據(jù)中其余的沒有有效激光點對應的影像像點；以及

步驟E：基于所述第二類影像像點的高程值和圖像坐標、所述影像傳感器掃描時刻的位置姿態(tài)數(shù)據(jù)和內(nèi)方位元素得到第二類影像像點大地坐標，并基于所述第一類影像像點和第二類影像像點生成三維影像。

2.如權利要求1所述的三維影像生成方法，其特征在于，所述步驟A具體包括：

子步驟A1：利用所述POS系統(tǒng)獲取平臺的位置姿態(tài)數(shù)據(jù)，其中所述POS系統(tǒng)的GPS獲取位置數(shù)據(jù)，IMU獲取姿態(tài)數(shù)據(jù)；

在子步驟A1的同時還包括子步驟A2和A3：

子步驟A2：利用所述主被動三維成像系統(tǒng)中的激光雷達獲取所述激光測距數(shù)據(jù)，其中，所述激光雷達一掃描時刻的反射點與所述激光雷達的斜距作為所述掃描時刻的激光測距數(shù)據(jù)，所有掃描時刻的激光測距數(shù)據(jù)作為激光測距數(shù)據(jù)；以及

子步驟A3：利用所述主被動三維成像系統(tǒng)中的影像傳感器獲得影像數(shù)據(jù)，其中，所述影像傳感器以倍頻于激光雷達掃描頻率的頻率沿平臺飛行方向推掃，所述影像傳感器的一個掃描時刻對應一行影像，所有掃描時刻的影像行形成影像數(shù)據(jù)。

3.如權利要求2所述的三維影像生成方法，其特征在于，所述步驟C具體包括：

子步驟C1：基于激光雷達的一掃描時刻的位置姿態(tài)數(shù)據(jù)、所述掃描時刻的一反射點與激光雷達的斜距，利用激光雷達三維點云計算模型，得到所述反射點對應的激光點的三維大地坐標；

子步驟C2：根據(jù)所述激光點與其鄰近激光點的關系判斷所述激光點是否是粗差點，若是，則將所述激光點的三維大地坐標設為默認值，否則所述激光點為有效激光點并保留所述有效激光點的三維大地坐標值；

子步驟C3：對所述掃描時刻的所有反射點執(zhí)行子步驟C1、C2，得到所述掃描時刻所有激光點的三維大地坐標，作為激光雷達點云數(shù)據(jù)的一行；

子步驟C4：將所有掃描時刻的激光雷達點云數(shù)據(jù)行作為激光雷達點云數(shù)據(jù)；以及

子步驟C5：將計算得到的激光雷達點云數(shù)據(jù)保存為規(guī)則格網(wǎng)格式，激光雷達點云數(shù)據(jù)的每一行對應激光雷達的一個掃描時刻。

4.如權利要求3所述的三維影像生成方法，其特征在于，所述步驟D具體包括：

子步驟D1：基于激光雷達掃描時刻和影像傳感器掃描時刻，搜索激光點云數(shù)據(jù)行對應的影像行，根據(jù)激光雷達探元與影像傳感器像元的對應關系表，匹配得到激光雷達點云數(shù)據(jù)激光點對應的影像像點的圖像坐標；

子步驟D2：提取激光雷達點云數(shù)據(jù)中的有效激光點，所述有效激光點的三維大地坐標作為所述有效激光點對應的影像像點的大地坐標，得到第一類影像像點的大地坐標；

子步驟D3：對與激光雷達點云數(shù)據(jù)行相對應的影像行進行高程內(nèi)插處理；以及

子步驟D4：對影像列進行高程內(nèi)插處理，得到第二類影像像點的高程值。

5.如權利要求1所述的三維影像生成方法，其特征在于，所述步驟E具體包括：

子步驟E1：基于一第二類影像像點的高程值和圖像坐標、影像傳感器掃描時刻的位置姿態(tài)數(shù)據(jù)和內(nèi)方位元素，采用正解法，利用共線條件方程得到所述第二類影像像點的大地坐標；以及

子步驟E2：對所有第二類影像像點執(zhí)行子步驟E1得到其大地坐標，并對所有坐標點的對應影像像點賦色，得到三維影像。