[发明专利]一种激光扫描点与影像配准方法

说明书

本发明公开了一种激光扫描点与影像配准方法，包括如下步骤：S1、对序列影像进行畸变校正,得到畸变改正参数，用于消除由数码相机镜头畸变及电子器件产生的像点坐标误差；S2、基于灰度、特征和语义来对立体影像进行匹配，得到影像间的同名点；S3、将S2中匹配影像间的同名点建立了一定的对应关系，涉及激光扫描技术领域。该激光扫描点与影像配准方法，很好的解决了在准确确定出三维激光云点在相应数码影像上的像素坐标时，由于在激光点云中人工精确拾取与数字影像的对应点较困难，且工作量较大的问题，实现了减少人工干预，达到了提高生成效率和自动化程度的目的，从而大大方便了激光扫描点与影像的配准工作。

技术领域

本发明涉及激光扫描技术领域，具体为一种激光扫描点与影像配准方法。

背景技术

激光扫描测量技术是最近发展起来的一种新技术，已成为空间数据获取 的一种重要技术手段，实践中，在获取激光扫描数据的同时，可利用数码相 机在被测物体周围补拍若干照片，若能将它们结合起来，将给三维建模和测 量带来更大的便利，结合这两种传感器数据的前提是要能够精确地配准，即 计算出各张照片在激光扫描坐标系下的外方位元素，激光扫描擦亮技术在雷 达成像领域应用也十分广泛，激光雷达能够快速获得目标表面高精度、高密 度的三维点坐标信息，并获取激光反射信号强度信息，但是却难以获得目标 光谱信息，不利于三维激光点云数据的有效处理和理解，为了解决这个问题， 可利用数码影像丰富的光谱信息来弥补三维激光点云的不足，如何获取扫描 点的光谱信息，其关键在于如何实现点云数据与影像两种数据的高精度配准。

目前在准确确定出三维激光云点在相应数码影像上的像素坐标时，由于 在激光点云中人工精确拾取与数字影像的对应点较困难，且工作量较大,不能 实现减少人工干预，无法达到提高生成效率和自动化程度的目的，从而给激 光扫描点与影像的配准工作带来了极大的不便，因此，寻找一种自动配准算 法是必要的。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种激光扫描点与影像配准方法， 解决了现有人工精确拾取与数字影像的对应点较困难，且工作量较大,不能实 现减少人工干预，无法达到提高生成效率和自动化程度的目的，从而给激光 扫描点与影像的配准工作带来了极大不便的问题。

(二)技术方案

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种激光扫描点与影像配 准方法，包括如下步骤：

S1、对序列影像进行畸变校正,得到畸变改正参数，用于消除由数码相机 镜头畸变及电子器件产生的像点坐标误差；

S2、基于灰度、特征和语义来对立体影像进行匹配，得到影像间的同名 点；

S3、将S2中匹配影像间的同名点建立了一定的对应关系，通过这些关系 即可进行摄影测量的解算，来对序列影像进行相对定向和模型连接；

S4、再次进行立体匹配，将得到的同名点通过前方交会得到由影像生成 的点云，相对定向与模型连接恢复了摄影时像片之间的相对位姿关系,建立了 一个统一的立体模型，该立体模型是一个以相对定向中选定的像空间辅助坐 标系为基准的模型，与真实的地物相差一个缩放尺度、位置平移以及姿态旋 转，通过匹配同名点的前方交会，能得到稀疏的相对定向点云；

S5、通过至少三对三维激光点云与序列影像的同名点，求出由影像生成 的点云与三维激光点云之间的空间相似变换关系，将相对定向点云转换到物 方坐标系下，实质为两个三维点云之间的空间相似变换，良好的初值并不容 易获得，单位四元数描述坐标系的旋转关系，即利用单位四元数取代传统的 坐标旋转矩阵，不需初值和迭代即可进行绝对定向的直接解算；

S6、利用变换关系解算出影像在三维激光点云坐标系下的外方位元素初 值；

S7、对所有影像进行光束法平差，整体解算出影像在三维激光点云坐标 系下的外方位元素精确值。