[发明专利]基于主被动三维成像系统的三维影像生成方法

权利要求书

1.一种基于主被动三维成像系统的三维影像生成方法，其特征在于，包括：

步骤A：利用POS系统获取平台的位置姿态数据，利用主被动三维成像系统获取激光测距数据以及影像数据；

步骤B：基于所述平台的位置姿态数据得到影像传感器扫描时刻的位置姿态数据和激光雷达扫描时刻的位置姿态数据；

步骤C：基于所述激光雷达扫描时刻的位置姿态数据和所述激光测距数据，利用激光雷达三维点云计算模型，得到激光雷达点云数据；

步骤D：所述激光雷达点云数据与所述影像数据在像方匹配，并计算得到第一类影像像点的大地坐标和第二类影像像点的高程值，其中，所述第一类影像像点为所述激光雷达点云数据中的有效激光点对应的影像像点，所述第二类影像像点为所述影像数据中其余的没有有效激光点对应的影像像点；以及

步骤E：基于所述第二类影像像点的高程值和图像坐标、所述影像传感器扫描时刻的位置姿态数据和内方位元素得到第二类影像像点大地坐标，并基于所述第一类影像像点和第二类影像像点生成三维影像。

2.如权利要求1所述的三维影像生成方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：

子步骤A1：利用所述POS系统获取平台的位置姿态数据，其中所述POS系统的GPS获取位置数据，IMU获取姿态数据；

在子步骤A1的同时还包括子步骤A2和A3：

子步骤A2：利用所述主被动三维成像系统中的激光雷达获取所述激光测距数据，其中，所述激光雷达一扫描时刻的反射点与所述激光雷达的斜距作为所述扫描时刻的激光测距数据，所有扫描时刻的激光测距数据作为激光测距数据；以及

子步骤A3：利用所述主被动三维成像系统中的影像传感器获得影像数据，其中，所述影像传感器以倍频于激光雷达扫描频率的频率沿平台飞行方向推扫，所述影像传感器的一个扫描时刻对应一行影像，所有扫描时刻的影像行形成影像数据。

3.如权利要求2所述的三维影像生成方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：

子步骤C1：基于激光雷达的一扫描时刻的位置姿态数据、所述扫描时刻的一反射点与激光雷达的斜距，利用激光雷达三维点云计算模型，得到所述反射点对应的激光点的三维大地坐标；

子步骤C2：根据所述激光点与其邻近激光点的关系判断所述激光点是否是粗差点，若是，则将所述激光点的三维大地坐标设为默认值，否则所述激光点为有效激光点并保留所述有效激光点的三维大地坐标值；

子步骤C3：对所述扫描时刻的所有反射点执行子步骤C1、C2，得到所述扫描时刻所有激光点的三维大地坐标，作为激光雷达点云数据的一行；

子步骤C4：将所有扫描时刻的激光雷达点云数据行作为激光雷达点云数据；以及

子步骤C5：将计算得到的激光雷达点云数据保存为规则格网格式，激光雷达点云数据的每一行对应激光雷达的一个扫描时刻。

4.如权利要求3所述的三维影像生成方法，其特征在于，所述步骤D具体包括：

子步骤D1：基于激光雷达扫描时刻和影像传感器扫描时刻，搜索激光点云数据行对应的影像行，根据激光雷达探元与影像传感器像元的对应关系表，匹配得到激光雷达点云数据激光点对应的影像像点的图像坐标；

子步骤D2：提取激光雷达点云数据中的有效激光点，所述有效激光点的三维大地坐标作为所述有效激光点对应的影像像点的大地坐标，得到第一类影像像点的大地坐标；

子步骤D3：对与激光雷达点云数据行相对应的影像行进行高程内插处理；以及

子步骤D4：对影像列进行高程内插处理，得到第二类影像像点的高程值。

5.如权利要求1所述的三维影像生成方法，其特征在于，所述步骤E具体包括：

子步骤E1：基于一第二类影像像点的高程值和图像坐标、影像传感器扫描时刻的位置姿态数据和内方位元素，采用正解法，利用共线条件方程得到所述第二类影像像点的大地坐标；以及

子步骤E2：对所有第二类影像像点执行子步骤E1得到其大地坐标，并对所有坐标点的对应影像像点赋色，得到三维影像。