[發明專利]一種多/高光譜圖像與LiDAR點云空間配準及性能評估方法

有效

• 申請號: 202110168223.9
• 申請日: 2021-02-05
• 公開（公告）號: CN112819868B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 谷延鋒;王晨
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06T7/30
• 分類號: G06T7/30;G06T7/37
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 岳昕

1.一種多/高光譜圖像與LiDAR點云空間配準及性能評估方法，其特征在于：所述方法具體過程為：

步驟一：分別對多/高光譜圖像和激光雷達數據進行預處理；

步驟二：采用基于多波段聯合優化的非參數圖像配準方法對所有波段多/高光譜圖像與點云柵格圖像同時進行配準；具體過程為：

步驟二一、建立多波段聯合優化的非參數圖像配準的目標函數，對所有波段多/高光譜圖像與點云柵格圖像R進行基于多波段聯合優化的非參數圖像配準，配準過程建模為優化如下目標函數：

α＞0

式中，為基于多波段聯合優化的非參數圖像配準目標函數；M為總波段數，T_m為第m波段的多/高光譜模板圖像；β_m為第m個波段目標函數的加權系數；D_m為第m個波段多/高光譜模板圖像T_m與點云強度柵格圖像R的相似性度量；為正則項；α為懲罰參數；

步驟二二、采用優化算法對目標函數進行優化得到全局極小值，記作將作用到所有波段的多/高光譜圖像上，實現多/高光譜模板圖像與點云強度柵格圖像的非參數圖像配準；

步驟三、對步驟二獲得的配準結果進行性能評估；

所述步驟一中分別對多/高光譜圖像和激光雷達數據進行預處理；具體過程為：

對多/高光譜圖像進行輻射校正、正射校正，得到校正后的多/高光譜圖像；

對激光雷達數據進行濾波處理，以及柵格化得到點云強度柵格圖像；

將校正后的多/高光譜圖像和點云強度柵格圖像的強度值映射至0-255；

記校正后的多/高光譜圖像分辨率為res₁，點云強度柵格圖像分辨率為res₂，且有res₁＜res₂；

對校正后的多/高光譜圖像進行插值處理使校正后的多/高光譜圖像分辨率res₁與點云強度柵格圖像分辨率res₂相等；

設置2-D網格Ω，網格長為a，寬為b，網格大小為a×b，網格中每一格代表一個像素，網格中每一格的分辨率為res₂；

以網格Ω對校正后的多/高光譜圖像進行采樣，并將采樣結果記為模板圖像T_n(n＝1,2,...,N)；

其中，N為校正后的多/高光譜圖像總的波段數，n代表第n個波段；

以網格Ω對點云強度柵格圖像進行采樣，并將采樣結果記為參考圖像R；

因均以Ω進行采樣，故R與T_n尺寸相同；

將R與T_n上某一點x賦值為灰度值R(x)以及T_n(x)。

2.根據權利要求1所述一種多/高光譜圖像與LiDAR點云空間配準及性能評估方法，其特征在于：所述插值處理采用兩點樣條插值，設(x,y)為待求像素坐標，離(x,y)最近的一點為(i,j)；設在此坐標平面上，點(x,y)的灰度值為f(x,y)；

插值處理結果f(x,y)的求解過程為：

定義插值函數S(a)如下：

式中，a為插值函數的距離變量；

設點(x,y)的灰度值f(x,y)由下式求得：

式中，(i,j)是待插值圖像中離(x,y)最近的一點的坐標，u為x-i，即為x方向距離差，v為y-j，即為y方向距離差；A為y方向插值系數矩陣，B為待插值圖像中點(i,j)附近的像素值矩陣；C為x方向插值系數矩陣。

3.根據權利要求2所述一種多/高光譜圖像與LiDAR點云空間配準及性能評估方法，其特征在于：所述

式中，S(v)是將y方向距離v帶入插值函數S(a)得到的插值權重；S(u)是將x方向距離u帶入插值函數S(a)得到的插值權重；f(i,j)是待插值圖像中點(i,j)的像素值。