[發(fā)明專利]水上水下三維點云的融合方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111140664.4
• 申請日: 2021-09-28
• 公開（公告）號: CN113570527B
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱必亮;聶長虹;張偉
• 申請（專利權(quán)）人: 速度時空信息科技股份有限公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/50;G06T7/11;G06T3/40
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32243
• 代理人: 王素琴

本發(fā)明公開了一種該水上水下三維點云的融合方法，具體包括以下步驟：S1源數(shù)據(jù)準備：采集選取的固定區(qū)域水上點云數(shù)據(jù)和水下點云數(shù)據(jù)；S2數(shù)據(jù)預(yù)處理；S3坐標校正；S4水上水下數(shù)據(jù)融合：直接在水上點云數(shù)據(jù)所在視圖中導(dǎo)入水下點云數(shù)據(jù)，利用cyclone軟件的Unify Clouds功能，將各測站、各場景和各類型數(shù)據(jù)融合為同一整體，并優(yōu)化掉重疊部分，減小數(shù)據(jù)冗余度。首先需對采集的點云數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，去除噪聲、坐標校正后，進行數(shù)據(jù)融合，對水上水下三維點云數(shù)據(jù)進行融合處理，切實有效的進行水上水下三維點云融合。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海洋測繪技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種水上水下三維點云的融合方法。

背景技術(shù)

隨著科技的不斷進步和社會的不斷發(fā)展，海洋領(lǐng)域的探索和開發(fā)逐漸成為勘探、科研、軍事等領(lǐng)域的新方向。海洋測繪是一門研究河流、湖泊、海洋等水域及其毗鄰陸地區(qū)域地理空間信息采集、處理、表示、管理和應(yīng)用的學(xué)科，是測繪學(xué)的一個重要分支，是一切海洋活動的基礎(chǔ)。同時，隨著測繪技術(shù)的不斷發(fā)展，三維化、空間化逐漸成為測繪行業(yè)發(fā)展的趨勢。

由于水的物理特性，激光在水中具有傳播距離短、衰減性強以及存在偏折等缺點，因此在海洋測繪中，通常運用聲吶設(shè)備進行水下測繪。因此，在進行水上水下三維掃描時，水上部分的激光掃測難以穿透水面到達水下，水下部分的聲吶掃測也只能作用于水下地形。因此，水上水下點云的融合成為了水上水下三維點云一體化應(yīng)用的關(guān)鍵部分。

在實際測量中由于地形因素、潮位變化、測量船航行偏差等原因，水上水下點云往往呈現(xiàn)分離、斷層、無重疊部分等情況，這種情況往往無法在外業(yè)測量中排除，對于水上水下三維點云融合造成了很大的阻礙。

業(yè)界從業(yè)人員經(jīng)常使用的方法是使用船載三維激光掃描儀與多波束測深儀聯(lián)測的方法，通過差分GNSS系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)IMU、里程計DMI等設(shè)備構(gòu)成的POS定位傳感系統(tǒng)，運用一體化的水上水下掃描設(shè)備進行同步測量，獲得處于同一坐標系下的水上水下點云數(shù)據(jù)。

部分研究學(xué)者采用固定翼無人機傾斜攝影測量技術(shù)進行水上地形測繪，使用差分GNSS系統(tǒng)配合測深儀在船上進行水下河道三維地形數(shù)據(jù)采集，對采集數(shù)據(jù)采用BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）軟件進行參數(shù)化建模，搭建Cesium平臺進行三維展示。

另有研究學(xué)者采用機載LiDAR點云數(shù)據(jù)生成陸域DEM（Digital Elevation Model，數(shù)字高程模型），利用無驗潮RTK單波束測深數(shù)據(jù)生成DTM（Digital terrain model，數(shù)字地面模型），并將DEM與DTM進行一體化拼接，生成一體化三維模型。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種水上水下三維點云的融合方法，能夠?qū)λ纤氯S點云數(shù)據(jù)進行融合處理，切實有效的進行水上水下三維點云融合。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：該水上水下三維點云的融合方法，具體包括以下步驟：

S1源數(shù)據(jù)準備：采集選取的固定區(qū)域水上點云數(shù)據(jù)和水下點云數(shù)據(jù)；

S2數(shù)據(jù)預(yù)處理：所述步驟S1中的水上點云數(shù)據(jù)，在Scene軟件中利用標靶球、標靶紙進行每個測站數(shù)據(jù)之間的拼接，在完成測站拼接的基礎(chǔ)上需要進行提取、過濾和刪除操作，選取點云數(shù)據(jù)中成像清晰、分布均勻、點云密集的數(shù)據(jù)，并進行切割分塊，在每個分塊中對明顯的噪聲數(shù)據(jù)進行剔除；對于水下點云數(shù)據(jù)，在Hypack軟件中展示數(shù)據(jù)，并剔除噪聲點；

S3坐標校正：在經(jīng)所述步驟S2處理后的點云數(shù)據(jù)中逐個捕捉控制點后，將控制點坐標數(shù)據(jù)導(dǎo)入cyclone軟件，生成控制點空間模型，以控制點空間模型為依據(jù)，對水上點云數(shù)據(jù)進行校正，使其與水下點云數(shù)據(jù)處于同一坐標系下，并進行精度評價，生成精度評價表；