[發(fā)明專利]基于車載激光掃描自動獲取匹配圖像塊與點云球的方法

有效

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• 申請日: 2020-02-19
• 公開（公告）號: CN111340889B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王程;劉偉權(quán);賴柏锜;楊文韜;卞學勝;李淵;李軍
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門大學
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06T17/00;G06V10/46;G06V10/75
• 代理公司: 廈門創(chuàng)象知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 35232
• 代理人: 陳文戎

本發(fā)明公開了一種基于車載激光掃描自動獲取匹配圖像塊與點云球的方法，包括：獲取原始點云數(shù)據(jù)，并去除原始點云數(shù)據(jù)中的地面點云，以得到初始點云，以及提取初始點云的三維關(guān)鍵點；獲取相機圖像，并提取相機圖像的二維關(guān)鍵點；獲取相機參數(shù)，并根據(jù)相機參數(shù)截取初始點云中相機圖像對應(yīng)的局部點云；根據(jù)相機參數(shù)將局部點云的三維關(guān)鍵點投影到相機圖像上，并根據(jù)相機圖像的二維關(guān)鍵點對局部點云的三維關(guān)鍵點進行投票，以建立二維關(guān)鍵點與三維關(guān)鍵點的匹配關(guān)系；根據(jù)二維關(guān)鍵點與三維關(guān)鍵點的匹配關(guān)系獲取局部點云球和局部點云球?qū)?yīng)的圖像塊；能夠有效、快速地獲取大量匹配的圖像塊與點云球，具有較高的泛化性和魯棒性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及三維數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于車載激光掃描自動獲取匹配圖像塊與點云球的方法。

背景技術(shù)

匹配二維圖像和三維點云數(shù)據(jù)，可以構(gòu)建起二維圖像與三維空間的空間對應(yīng)關(guān)系，在智慧城市的建設(shè)中發(fā)揮著不可替代的作用，尤其對于城市場景級別的戶外增強現(xiàn)實和自動駕駛領(lǐng)域。

相關(guān)技術(shù)中，在構(gòu)建二維圖像與三維空間的空間關(guān)系的過程中，多通過以下兩種方法，一種是基于sfM方法對現(xiàn)實場景進行三維重建獲得三維圖像點云，并保留重建時的關(guān)鍵點進行檢索用于視覺定位，另一種是對單張圖片利用深度學習的方法進行姿態(tài)參數(shù)回歸。這些方法都只局限于特定的場景，對于新的場景并不適用，其魯棒性和泛化性較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種基于車載激光掃描自動獲取匹配圖像塊與點云球的方法，能夠有效、快速地獲取大量匹配的圖像塊與點云球，具有較高的泛化性和魯棒性。

為達到上述目的，本發(fā)明第一方面實施例提出了一種基于車載激光掃描自動獲取匹配圖像塊與點云球的方法，包括以下步驟：獲取原始點云數(shù)據(jù)，并去除所述原始點云數(shù)據(jù)中的地面點云，以得到初始點云，以及提取所述初始點云的三維關(guān)鍵點；獲取相機圖像，并提取所述相機圖像的二維關(guān)鍵點；獲取相機參數(shù)，并根據(jù)所述相機參數(shù)截取所述初始點云中所述相機圖像對應(yīng)的局部點云；根據(jù)所述相機參數(shù)將所述局部點云的三維關(guān)鍵點投影到所述相機圖像上，并根據(jù)所述相機圖像的二維關(guān)鍵點對所述局部點云的三維關(guān)鍵點進行投票，以建立所述二維關(guān)鍵點與所述三維關(guān)鍵點的匹配關(guān)系；根據(jù)所述二維關(guān)鍵點與三維關(guān)鍵點的匹配關(guān)系獲取局部點云球和所述局部點云球?qū)?yīng)的圖像塊。

根據(jù)本發(fā)明實施例的基于車載激光掃描自動獲取匹配圖像塊與點云球的方法，首先，獲取原始點云數(shù)據(jù)，并去除原始點云數(shù)據(jù)中的地面點云，以得到初始點云，以及提取初始點云的三維關(guān)鍵點；接著，獲取相機圖像，并提取相機圖像的二維關(guān)鍵點；然后，獲取相機參數(shù)，并根據(jù)相機參數(shù)截取初始點云中相機圖像對應(yīng)的局部點云；接著，根據(jù)相機參數(shù)將局部點云的三維關(guān)鍵點投影到相機圖像上，并根據(jù)相機圖像的二維關(guān)鍵點對局部點云的三維關(guān)鍵點進行投票，以建立二維關(guān)鍵點與三維關(guān)鍵點的匹配關(guān)系；然后，根據(jù)二維關(guān)鍵點與三維關(guān)鍵點的匹配關(guān)系獲取局部點云球和局部點云球?qū)?yīng)的圖像塊；從而實現(xiàn)有效、快速地獲取大量匹配的圖像塊與點云球，具有較高的泛化性和魯棒性。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例提出的基于車載激光掃描自動獲取匹配圖像塊與點云球的方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

可選地，去除所述原始點云數(shù)據(jù)中的地面點云，以得到初始點云，包括：將所述原始點云數(shù)據(jù)按照預(yù)設(shè)寬度進行切分，以得到多個局部點云塊，并根據(jù)八叉樹索引結(jié)構(gòu)對所述局部點云塊進行劃分，以生成空間上連續(xù)的點云體素；根據(jù)體素向上生長法去除所述點云體素中的地面點云，以得到初始點云。

可選地，所述初始點云的三維關(guān)鍵點通過ISS的關(guān)鍵點檢測器提取獲得。

可選地，所述相機圖像的二維關(guān)鍵點通過SIFT的關(guān)鍵點檢測器提取獲得。