[發明專利]一種基于點云特征提取與配準融合方法

在審

• 申請號: 202011364459.1
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112446844A
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 原瀚杰;陳澤佳;鄭耀華;鄧浩光;李煥能;李俊宏;陸勇生
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司肇慶供電局
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50;G06T7/33
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 劉瑤云

本發明涉及點云特征配準的技術領域，具體涉及一種基于點云特征提取與配準融合方法，包括以下步驟：采集點云樣本數據進行預處理，構建點云數據庫；提取點云數據庫中的點云主動形狀模型的全局特征和局部二元模式的局部特征的點云融合特征；標準化主動形狀模型的全局特征和局部二元模式的局部特征，利用最優迭代策略進行串聯配準融合，生成最終的點云融合特征數據。本發明的基于點云特征提取與配準融合方法解決了異源數據差異情況影響后續特征融合提取一致性的問題，提高了點云數據特征提取與配準融合的精確度。

技術領域

本發明涉及點云特征配準的技術領域，尤其涉及一種基于點云特征提取與配準融合方法。

背景技術

激光探測與測距LiDAR(Light Detection AndRanging)技術在過去20年獲得了巨大發展，作為一種主動遙感技術，LiDAR通過發射激光脈沖并接收目標反射信號來直接確定目標的空間位置，具有數據采集速度快、幾何定位精度高等優點。而傳統的光學影像能獲得豐富的地物光譜信息和紋理細節，將2種數據結合可以充分發揮各自的優勢，并廣泛應用于數字城市、災害評估、精準農業和林業等領域，取得了巨大的社會經濟效益。但是激光點云和光學影像的幾何參考框架不同，二者之間往往不能直接精確對準。為了實現二者的有效融合與應用，必須首先解決二者之間的幾何配準問題。與傳統的圖像配準問題相比，激光點云與光學影像是二種跨模態(cross-modal)異源數據，二者之間的巨大差異給配準問題帶來了很大困難。學者們對點云與影像配準問題開展了多年研究，并提出了一系列的算法，但在配準精度、魯棒性以及自動化水平等方面還存在局限性，有必要對現有的研究進展進行梳理。

中國專利CN103345757A公開了一種多層次多特征約束下的光學和SAR影像自動配準方法，但這種屬于傳統的光學影像配準，如果直接運用在點云與影像的配準會給同名觀測值的確定造成了很大困難。

發明內容

為了解決現有技術所存在的問題，本發明提供了一種基于點云特征提取與配準融合方法，能夠解決現有異源數據配準精確度不高且有差異的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供以下技術方案：

一種基于點云特征提取與配準融合方法，包括以下步驟：

采集點云樣本數據進行預處理，構建點云數據庫；

提取點云數據庫中的點云主動形狀模型全局特征和局部二元模式局部特征的點云融合特征；

標準化主動形狀模型的全局特征與局部二元模式的局部特征，利用最優迭代策略進行串聯配準融合，生成最終的點云融合特征數據。

進一步的，提取點云融合特征的步驟包括：

確定主動形狀模型的目標點位置，提取主動形狀模型的全局特征；

利用目標點位置劃分子區域，提取局部二元模式的局部特征。

進一步的，點云樣本數據包括，時間數據、激光距離測量值、機載GPS數據、IMU數據和地面基站GPS數據。

進一步的，預處理的步驟包括：

利用機載激光雷達測量系統自帶軟件對地面基站測得的GPS和機載GPS測量數據進行聯合差分解算，確定飛機掃描過程中的飛行軌跡；

根據吊艙碼盤角度、GPS天線相位中心與IMU幾何中心的偏心分量，利用系統軟件將差分后的航跡進行桿臂補償，解算出IMU幾何中心的航跡；

IMU幾何中心航跡與IMU姿態進行聯合式組合導航解算，得到航跡和姿態角；

利用系統軟件將組合導航解算的結果和采集到的原始點云數據進行聯合處理，得到各測點的(X，Y，Z)坐標數據，獲得具有三維坐標、姿態空間信息數據的激光點云數據；