[發(fā)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

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• 申請日: 2021-02-05
• 公開（公告）號: CN112819868B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發(fā)明（設計）人: 谷延鋒;王晨
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)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(chǎn)權代理有限公司 23213
• 代理人: 岳昕

一種多/高光譜圖像與LiDAR點云空間配準及性能評估方法，本發(fā)明用于數(shù)字圖像處理領域。本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有多/高光譜圖像與LiDAR點云配準方法配準精度低的問題。過程為：步驟一：分別對多/高光譜圖像和激光雷達數(shù)據(jù)進行預處理；步驟二：采用基于多波段聯(lián)合優(yōu)化的非參數(shù)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；步驟三、對步驟二獲得的配準結(jié)果進行性能評估。本發(fā)明實現(xiàn)了利用多/高光譜圖像不同波段影像之間相互關聯(lián)的特性，建立了多波段多/高光譜圖像與LiDAR點云的多波段聯(lián)合配準框架，提升了多/高光譜圖像與LiDAR點云的配準精度。

技術領域

本發(fā)明屬于數(shù)字圖像處理領域，涉及多/高光譜圖像與LiDAR點云空間配準，具體的說是一種優(yōu)化多/高光譜圖像與LiDAR點云配準效果的方法。

背景技術

圖像配準(Image Registration)是指在不同時段，對同一場景從不同視角使用相同或不同的傳感器拍攝的有重疊區(qū)域的圖像進行幾何或者空間對準的過程。圖像配準技術近年來迅猛發(fā)展，廣泛用于醫(yī)學、遙感、計算機視覺等領域。其同時也是圖像融合、拼接和鑲嵌必不可少的步驟。

在遙感勘測領域中，常用到多光譜圖像(Multispectral Images)或者高光譜圖像(Hyperspectral Images)來進行數(shù)據(jù)的處理和分析。所謂的多/高光譜圖像，就是在光譜維度上進行了較細致的分割。多/高光譜圖像不僅包含圖像信息，而且其在光譜域上進行展開。因而多/高光譜圖像不僅可得到圖像上每個點的光譜數(shù)據(jù)，而且還包含任意一個譜段的影像信息。

激光雷達(LiDAR，Light Detection And Ranging)是一種集激光、全球定位系統(tǒng)(GPS，Global Position System)和慣性測量單元(IMU，Inertial Measurement Unit)三種技術于一身的系統(tǒng)，其主要是發(fā)射單波段激光束，根據(jù)回波信息，生成精確的點云(PointCloud)數(shù)據(jù)以及數(shù)字高程模型(DEM，Digital Elevation Model)等衍生數(shù)據(jù)。相較于其他遙感手段，LiDAR技術是遙感技術領域的一場革命。其不僅擁有高空間分辨率，可精確到厘米級，而且還具有快速獲取信息的能力。目前LiDAR主要應用于基礎測繪、城市三維建模和林業(yè)應用、鐵路、電力等。

由上述可知，多/高光譜圖像能夠提供地物對象豐富的光譜和紋理信息，而LiDAR點云則能夠提供觀測對象精確的空間三維信息。因此融合這兩種數(shù)據(jù)，生成三維光譜影像，就能夠結(jié)合這兩種數(shù)據(jù)源的優(yōu)點，提高地物目標識別解譯的可靠性和測量精度，也為更進一步的地物分類和地物提取提供更為精確的原始數(shù)據(jù)。而在融合這兩種數(shù)據(jù)之前，首先要對這兩種數(shù)據(jù)進行精確的空間配準。但兩種數(shù)據(jù)由于數(shù)據(jù)的特性，采集方式、時間、環(huán)境條件等不同，導致多/高光譜圖像與LiDAR點云間存在很大差別，為兩種數(shù)據(jù)的空間配準提出一定挑戰(zhàn)。

現(xiàn)有的多/高光譜圖像與LiDAR點云配準方法主要為選取多/高光譜圖像中某一波段的影像與LiDAR點云進行配準，但該種方法忽略了多/高光譜圖像間相關互補的特性，造成了光譜數(shù)據(jù)的浪費；如果將該特性利用到多/高光譜圖像與LiDAR點云的配準之中，理論上可提升配準效果。

本發(fā)明旨在實現(xiàn)一種利用多/高光譜圖像中各波段間互補特性將多/高光譜圖像與LiDAR點云精確空間配準的新方法，即一種基于多波段聯(lián)合優(yōu)化的多/高光譜圖像與LiDAR點云空間配準方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有多/高光譜圖像與LiDAR點云配準方法配準精度低的問題，而提出一種多/高光譜圖像與LiDAR點云空間配準及性能評估方法。

一種多/高光譜圖像與LiDAR點云空間配準及性能評估方法具體過程為：

步驟一：分別對多/高光譜圖像和激光雷達數(shù)據(jù)進行預處理；

步驟二：采用基于多波段聯(lián)合優(yōu)化的非參數(shù)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；