[發(fā)明專利]一種最小豪斯多夫距離面特征約束的點(diǎn)云航帶平差方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210014763.6
• 申請(qǐng)日: 2022-01-07
• 公開（公告）號(hào): CN114463523A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬洪超;劉科;馬海池;元佳林;王曉晨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T19/20
• 分類號(hào): G06T19/20;G06T17/20;G06V10/762;G06K9/62
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 許蓮英

1.一種最小豪斯多夫距離面特征約束的點(diǎn)云航帶平差方法，通過(guò)引入最小豪斯多夫距離實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云航帶平差，消除航帶間偏差，其特征在于包括以下步驟：

步驟1：引入多條機(jī)載激光雷達(dá)航帶點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

步驟2：將每條機(jī)載激光雷達(dá)航帶點(diǎn)云數(shù)據(jù)使用漸進(jìn)三角網(wǎng)加密濾波算法進(jìn)行濾波處理，獲取每條機(jī)載激光雷達(dá)航帶點(diǎn)云數(shù)據(jù)中非地面點(diǎn)云以及每條機(jī)載激光雷達(dá)航帶點(diǎn)云數(shù)據(jù)中地面點(diǎn)云；

步驟3：將每條機(jī)載激光雷達(dá)航帶點(diǎn)云數(shù)據(jù)中非地面點(diǎn)云通過(guò)半抑制模糊C均值聚類方法得到每條機(jī)載激光雷達(dá)航帶點(diǎn)云數(shù)據(jù)中多個(gè)初始建筑物種子點(diǎn)，將每條機(jī)載激光雷達(dá)航帶點(diǎn)云數(shù)據(jù)中多個(gè)初始建筑物種子點(diǎn)通過(guò)區(qū)域增長(zhǎng)聚類方法，得到每條機(jī)載激光雷達(dá)航帶點(diǎn)云數(shù)據(jù)中非地面點(diǎn)云中的多個(gè)建筑物點(diǎn)；

步驟4：搜索每條機(jī)載激光雷達(dá)航帶點(diǎn)云數(shù)據(jù)中非地面點(diǎn)云中的多個(gè)建筑物點(diǎn)的X軸坐標(biāo)最大值、X軸坐標(biāo)最小值、Y軸坐標(biāo)最大值、Y軸坐標(biāo)最小值，根據(jù)X軸與Y軸最大值與最小值確定兩邊平行于X軸與Y軸的包含每條機(jī)載激光雷達(dá)航帶的最小外包矩形，將相鄰兩條機(jī)載激光雷達(dá)航帶的最小外包矩形進(jìn)行相交處理得到相鄰兩條機(jī)載激光雷達(dá)航帶的重疊區(qū)域，將相鄰兩條機(jī)載激光雷達(dá)航帶的重疊區(qū)域進(jìn)行格網(wǎng)化處理得到相鄰兩條機(jī)載激光雷達(dá)航帶的重疊區(qū)域二值圖像，將相鄰兩條機(jī)載激光雷達(dá)航帶的重疊區(qū)域二值圖像通過(guò)四連通區(qū)域標(biāo)簽法進(jìn)行處理得到相鄰兩條機(jī)載激光雷達(dá)航帶的重疊區(qū)域多個(gè)圖像塊，在相鄰兩條機(jī)載激光雷達(dá)航帶的重疊區(qū)域每個(gè)圖像塊中搜索步驟3所述的每條機(jī)載激光雷達(dá)航帶點(diǎn)云數(shù)據(jù)中非地面點(diǎn)云中的多個(gè)建筑物點(diǎn)，得到相鄰兩條機(jī)載激光雷達(dá)航帶的重疊區(qū)域每個(gè)圖像塊中多個(gè)建筑物點(diǎn)；

步驟5：使用主成分分析法計(jì)算相鄰兩條機(jī)載激光雷達(dá)航帶的重疊區(qū)域每個(gè)圖像塊中每個(gè)建筑物點(diǎn)的法向量、每個(gè)建筑物點(diǎn)的平面、每個(gè)建筑物點(diǎn)的曲率，將相鄰兩條機(jī)載激光雷達(dá)航帶的重疊區(qū)域每個(gè)圖像塊中建筑物點(diǎn)的曲率最小的建筑物點(diǎn)作為相鄰兩條機(jī)載激光雷達(dá)航帶的重疊區(qū)域?qū)?yīng)圖像塊的種子點(diǎn)，將相鄰兩條機(jī)載激光雷達(dá)航帶的重疊區(qū)域每個(gè)圖像塊的除種子點(diǎn)外的建筑物點(diǎn)構(gòu)建相鄰兩條機(jī)載激光雷達(dá)航帶的重疊區(qū)域每個(gè)圖像塊的非種子點(diǎn)集，使用點(diǎn)到平面計(jì)算方法與向量間夾角計(jì)算方法分別計(jì)算相鄰兩條機(jī)載激光雷達(dá)航帶的重疊區(qū)域中每個(gè)圖像塊的非種子點(diǎn)集中每個(gè)建筑物點(diǎn)與種子點(diǎn)的法向量夾角、相鄰兩條機(jī)載激光雷達(dá)航帶的重疊區(qū)域中每個(gè)圖像塊的非種子點(diǎn)集中每個(gè)建筑物點(diǎn)到種子點(diǎn)的平面的距離，將相鄰兩條機(jī)載激光雷達(dá)航帶的重疊區(qū)域每個(gè)圖像塊的非種子點(diǎn)集中建筑物點(diǎn)與種子點(diǎn)的法向量夾角大于等于夾角閾值或到種子點(diǎn)的平面的距離大于等于距離閾值的建筑物點(diǎn)篩選出來(lái)得到相鄰兩條機(jī)載激光雷達(dá)航帶的重疊區(qū)域每個(gè)圖像塊的建筑物非平面點(diǎn)集，將相鄰兩條機(jī)載激光雷達(dá)航帶的重疊區(qū)域每個(gè)圖像塊的非種子點(diǎn)集中建筑物點(diǎn)與種子點(diǎn)的法向量夾角小于夾角閾值且到種子點(diǎn)的平面的距離小于距離閾值的建筑物點(diǎn)篩選出來(lái)得到相鄰兩條機(jī)載激光雷達(dá)航帶的重疊區(qū)域每個(gè)圖像塊的建筑物平面點(diǎn)集，進(jìn)一步與相鄰兩條機(jī)載激光雷達(dá)航帶的重疊區(qū)域每個(gè)圖像塊的建筑物平面點(diǎn)集通過(guò)最小二乘方法構(gòu)建初始平面，使用向量間夾角計(jì)算方法計(jì)算相鄰兩條機(jī)載激光雷達(dá)航帶的重疊區(qū)域每個(gè)圖像塊的建筑物非平面點(diǎn)集每個(gè)建筑物點(diǎn)到種子點(diǎn)的法向量夾角，使用點(diǎn)到平面距離計(jì)算方法計(jì)算相鄰兩條機(jī)載激光雷達(dá)航帶的重疊區(qū)域每個(gè)圖像塊的建筑物非平面點(diǎn)集每個(gè)建筑物點(diǎn)到初始平面的距離，將相鄰兩條機(jī)載激光雷達(dá)航帶的重疊區(qū)域每個(gè)圖像塊的建筑物非平面點(diǎn)集每個(gè)建筑物點(diǎn)與種子點(diǎn)的法向量夾角小于距離閾值且到初始平面的距離小于距離閾值的建筑物點(diǎn)篩選出來(lái)與建筑物平面點(diǎn)集、種子點(diǎn)共同構(gòu)成相鄰兩條機(jī)載激光雷達(dá)航帶的重疊區(qū)域每個(gè)圖像塊的最終建筑物平面點(diǎn)集，將相鄰兩條機(jī)載激光雷達(dá)航帶的重疊區(qū)域每個(gè)圖像塊的建筑物非平面點(diǎn)集每個(gè)建筑物點(diǎn)到種子點(diǎn)的法向量夾角大于等于距離閾值或者到初始平面的距離大于等于距離閾值的建筑物點(diǎn)篩選出來(lái)構(gòu)建相鄰兩條機(jī)載激光雷達(dá)航帶的重疊區(qū)域每個(gè)圖像塊的最終非建筑物平面點(diǎn)集；

步驟5所述相鄰兩條機(jī)載激光雷達(dá)航帶的重疊區(qū)域每個(gè)圖像塊的最終建筑物平面點(diǎn)集中每個(gè)建筑物點(diǎn)均屬于初始平面；

步驟5所述相鄰兩條機(jī)載激光雷達(dá)航帶的重疊區(qū)域每個(gè)圖像塊的最終非建筑物平面點(diǎn)集每個(gè)建筑物點(diǎn)均有對(duì)應(yīng)的平面；

步驟6：對(duì)于一條機(jī)載激光雷達(dá)航帶的重疊區(qū)域每個(gè)圖像塊的建筑物點(diǎn)集，使用豪斯多夫距離計(jì)算方法計(jì)算其到相鄰機(jī)載激光雷達(dá)航帶的重疊區(qū)域每個(gè)圖像塊的建筑物點(diǎn)集的豪斯多夫距離，若一條機(jī)載激光雷達(dá)航帶的重疊區(qū)域的一個(gè)圖像塊的建筑物點(diǎn)集到相鄰機(jī)載激光雷達(dá)航帶的重疊區(qū)域中每個(gè)圖像塊的建筑物點(diǎn)集的最小豪斯多夫距離小于閾值，將一條機(jī)載激光雷達(dá)航帶的重疊區(qū)域建筑物點(diǎn)集與最小豪斯多夫距離對(duì)應(yīng)的相鄰機(jī)載激光雷達(dá)航帶的重疊區(qū)域圖像塊的建筑物點(diǎn)集作為一對(duì)同名建筑物點(diǎn)集，使用豪斯多夫距離計(jì)算方法與向量間夾角計(jì)算方法計(jì)算一對(duì)同名建筑物點(diǎn)集中一棟建筑物點(diǎn)集分割對(duì)應(yīng)的平面到一對(duì)同名建筑物點(diǎn)集中另一棟建筑物點(diǎn)集中每個(gè)面片的豪斯多夫距離以及法向量夾角，若一對(duì)同名建筑物點(diǎn)集中一棟建筑物點(diǎn)集分割對(duì)應(yīng)的平面到最小豪斯多夫距離對(duì)應(yīng)的一對(duì)同名建筑物點(diǎn)集中另一棟建筑物點(diǎn)集分割的面片對(duì)應(yīng)的法向量夾角小于夾角閾值，則將一對(duì)同名建筑物點(diǎn)集中一棟建筑物點(diǎn)集分割對(duì)應(yīng)的平面與一對(duì)同名建筑物點(diǎn)集中另一棟建筑物點(diǎn)集分割的面片作為同名面片；

步驟7：以相鄰航帶探測(cè)得到的同名面片方程以及同名面片對(duì)應(yīng)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，根據(jù)同名面片中一個(gè)面片中點(diǎn)云數(shù)據(jù)滿足同名面片中另一面片方程構(gòu)造誤差方程，根據(jù)最小二乘原理解算轉(zhuǎn)換參數(shù)。以相鄰航帶中一條航帶為基準(zhǔn)，使用解算的轉(zhuǎn)換參數(shù)將相鄰航帶中另一條航帶中點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)與平移實(shí)現(xiàn)將相鄰航帶點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到同一坐標(biāo)系下。