[发明专利]一种激光点云边缘精细化的方法

说明书

技术领域

本发明方法属于三维激光扫描技术与摄影测量的结合，尤其涉及一种激光点云边缘精细化的方法。

背景技术

地面激光雷达技术是近些年来新兴的一项技术，它以快速、精确、非直接接触式地获取被扫描对象的三维信息而被广泛地应用于各个领域。通过激光雷达获取的点云数据在一定情况下可以很好地完成三维重建，然而，由于受到地面激光雷达仪器和扫描条件等的限制，在某些情况下重建的结构不够理想。然而随着摄影测量技术的快速发展和理论的不断拓新，通过摄影测量得到的影像及其相关理论的应用，针对被测物进行模型重建，可以在一定程度弥补地面激光雷达扫描数据的缺失、边缘信息不精确等不足。一方面利用地面激光雷达可以得到高精度、高密度的点云数据，另一方面通过同步拍摄的影像，将其映射至点云或三维模型上，即可得到扫描对象的高保真度的三维模型。在实际扫描过程中，由于扫描点的间距与扫描角度的影响，使得局部区域的点云数据缺失或稀疏，得不到精确的对象几何边缘与纹理边缘，不能对其进行精细建模。

发明内容

本发明的目的在于对边缘缺失或稀疏的激光点云数据进行补充，以得到边缘精细化的点云数据。

为了达到上述目的，本发明提出了一种激光点云边缘精细化的方法，包括以下步骤：

步骤一、数据采集：

采用地面激光雷达获取被测对象的激光点云，利用摄像设备获取被测对象的多个光学影像，相邻两个光学影像之间存在重叠区域；

步骤二、生成影像点云：

利用多个光学影像生成影像点云，其中，所述影像点云至少由用于表示边缘特征的边缘点云构成；

步骤三、边缘精细化：

根据激光点云数据组织形式，以某一拟合平面为基准，生成强度图像，并记录激光点云中每个激光扫描点和强度图像中的每个像点的对应关系；将所述强度图像和所多个光学影像其中一个进行匹配，得到至少三个匹配点对；根据所述强度图像中的像点从激光点云中找到对应的激光扫描点，根据所述与强度图像匹配的一个光学影像的像点从所述影像点云中找到对应的点，则确定出至少三个由激光扫描点和影像点云中的点所构成的同名点对；利用所有同名点对计算坐标转换参数，并将所述影像点云转换到激光点云中，从而生成边缘精细化的激光点云。

所述坐标转换参数包括缩放系数、旋转矩阵和平移向量，其中，

缩放系数的公式如下：

λ=Σ(X‾tp2+Y‾tp2+Z‾tp2)Σ(X‾2+Y‾2+Z‾2)]]>

其中，为激光扫描点重心化坐标；为影像点云中对应的点重心化后坐标，λ为待求的缩放系数；

旋转矩阵R的计算公式为：