[發(fā)明專利]一種激光掃描點(diǎn)與影像配準(zhǔn)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810608327.5
• 申請(qǐng)日: 2018-06-13
• 公開（公告）號(hào): CN109087339A
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃曉萍;吳百川
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢朗視軟件有限公司
• 主分類號(hào): G06T7/30
• 分類號(hào): G06T7/30;G06T5/00;G01B11/24
• 代理公司: 武漢藍(lán)寶石專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 廉海濤

本發(fā)明公開了一種激光掃描點(diǎn)與影像配準(zhǔn)方法，包括如下步驟：S1、對(duì)序列影像進(jìn)行畸變校正,得到畸變改正參數(shù)，用于消除由數(shù)碼相機(jī)鏡頭畸變及電子器件產(chǎn)生的像點(diǎn)坐標(biāo)誤差；S2、基于灰度、特征和語義來對(duì)立體影像進(jìn)行匹配，得到影像間的同名點(diǎn)；S3、將S2中匹配影像間的同名點(diǎn)建立了一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，涉及激光掃描技術(shù)領(lǐng)域。該激光掃描點(diǎn)與影像配準(zhǔn)方法，很好的解決了在準(zhǔn)確確定出三維激光云點(diǎn)在相應(yīng)數(shù)碼影像上的像素坐標(biāo)時(shí)，由于在激光點(diǎn)云中人工精確拾取與數(shù)字影像的對(duì)應(yīng)點(diǎn)較困難，且工作量較大的問題，實(shí)現(xiàn)了減少人工干預(yù)，達(dá)到了提高生成效率和自動(dòng)化程度的目的，從而大大方便了激光掃描點(diǎn)與影像的配準(zhǔn)工作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光掃描技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種激光掃描點(diǎn)與影像配準(zhǔn)方法。

背景技術(shù)

激光掃描測(cè)量技術(shù)是最近發(fā)展起來的一種新技術(shù)，已成為空間數(shù)據(jù)獲取 的一種重要技術(shù)手段，實(shí)踐中，在獲取激光掃描數(shù)據(jù)的同時(shí)，可利用數(shù)碼相 機(jī)在被測(cè)物體周圍補(bǔ)拍若干照片，若能將它們結(jié)合起來，將給三維建模和測(cè) 量帶來更大的便利，結(jié)合這兩種傳感器數(shù)據(jù)的前提是要能夠精確地配準(zhǔn)，即 計(jì)算出各張照片在激光掃描坐標(biāo)系下的外方位元素，激光掃描擦亮技術(shù)在雷 達(dá)成像領(lǐng)域應(yīng)用也十分廣泛，激光雷達(dá)能夠快速獲得目標(biāo)表面高精度、高密 度的三維點(diǎn)坐標(biāo)信息，并獲取激光反射信號(hào)強(qiáng)度信息，但是卻難以獲得目標(biāo) 光譜信息，不利于三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)的有效處理和理解，為了解決這個(gè)問題， 可利用數(shù)碼影像豐富的光譜信息來彌補(bǔ)三維激光點(diǎn)云的不足，如何獲取掃描 點(diǎn)的光譜信息，其關(guān)鍵在于如何實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云數(shù)據(jù)與影像兩種數(shù)據(jù)的高精度配準(zhǔn)。

目前在準(zhǔn)確確定出三維激光云點(diǎn)在相應(yīng)數(shù)碼影像上的像素坐標(biāo)時(shí)，由于 在激光點(diǎn)云中人工精確拾取與數(shù)字影像的對(duì)應(yīng)點(diǎn)較困難，且工作量較大,不能 實(shí)現(xiàn)減少人工干預(yù)，無法達(dá)到提高生成效率和自動(dòng)化程度的目的，從而給激 光掃描點(diǎn)與影像的配準(zhǔn)工作帶來了極大的不便，因此，尋找一種自動(dòng)配準(zhǔn)算 法是必要的。

發(fā)明內(nèi)容

(一)解決的技術(shù)問題

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種激光掃描點(diǎn)與影像配準(zhǔn)方法， 解決了現(xiàn)有人工精確拾取與數(shù)字影像的對(duì)應(yīng)點(diǎn)較困難，且工作量較大,不能實(shí) 現(xiàn)減少人工干預(yù)，無法達(dá)到提高生成效率和自動(dòng)化程度的目的，從而給激光 掃描點(diǎn)與影像的配準(zhǔn)工作帶來了極大不便的問題。

(二)技術(shù)方案

基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種激光掃描點(diǎn)與影像配 準(zhǔn)方法，包括如下步驟：

S1、對(duì)序列影像進(jìn)行畸變校正,得到畸變改正參數(shù)，用于消除由數(shù)碼相機(jī) 鏡頭畸變及電子器件產(chǎn)生的像點(diǎn)坐標(biāo)誤差；

S2、基于灰度、特征和語義來對(duì)立體影像進(jìn)行匹配，得到影像間的同名 點(diǎn)；

S3、將S2中匹配影像間的同名點(diǎn)建立了一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過這些關(guān)系 即可進(jìn)行攝影測(cè)量的解算，來對(duì)序列影像進(jìn)行相對(duì)定向和模型連接；

S4、再次進(jìn)行立體匹配，將得到的同名點(diǎn)通過前方交會(huì)得到由影像生成 的點(diǎn)云，相對(duì)定向與模型連接恢復(fù)了攝影時(shí)像片之間的相對(duì)位姿關(guān)系,建立了 一個(gè)統(tǒng)一的立體模型，該立體模型是一個(gè)以相對(duì)定向中選定的像空間輔助坐 標(biāo)系為基準(zhǔn)的模型，與真實(shí)的地物相差一個(gè)縮放尺度、位置平移以及姿態(tài)旋 轉(zhuǎn)，通過匹配同名點(diǎn)的前方交會(huì)，能得到稀疏的相對(duì)定向點(diǎn)云；

S5、通過至少三對(duì)三維激光點(diǎn)云與序列影像的同名點(diǎn)，求出由影像生成 的點(diǎn)云與三維激光點(diǎn)云之間的空間相似變換關(guān)系，將相對(duì)定向點(diǎn)云轉(zhuǎn)換到物 方坐標(biāo)系下，實(shí)質(zhì)為兩個(gè)三維點(diǎn)云之間的空間相似變換，良好的初值并不容 易獲得，單位四元數(shù)描述坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)關(guān)系，即利用單位四元數(shù)取代傳統(tǒng)的 坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)矩陣，不需初值和迭代即可進(jìn)行絕對(duì)定向的直接解算；

S6、利用變換關(guān)系解算出影像在三維激光點(diǎn)云坐標(biāo)系下的外方位元素初 值；

S7、對(duì)所有影像進(jìn)行光束法平差，整體解算出影像在三維激光點(diǎn)云坐標(biāo) 系下的外方位元素精確值。