[发明专利]一种多期道路三维激光点云精确配准方法

说明书

本发明公开了一种多期道路三维激光点云精确配准方法,它先将点云数据分别按一定的距离进行分段，得到多段数据，接下来对多段数据分别配准，首先进行垂直于行驶车道方向的偏移纠正，其次进行行驶车道方向的偏移纠正，最后进行高程纠正，得到最终配准后的数据。本发明对大场景点云数据进行分段处理，同时采用独立地物和道路标线作为配准基元，优化了配准流程，克服了海量点云数据点对点配准方式速度较慢的问题。

技术领域

本发明涉及移动测量系统大场景点云精细化配准技术领域，特别是涉及一种多期道路三维激光点云精确配准方法。

背景技术

由于社会经济的发展，我国公路、桥梁的建设也越来越广泛，大场景点云数据中所包含的道路、桥梁数据也越来越丰富，随着使用年限的增加，为了确保行车安全，对该场景下的变化监测非常重要。

变化检测的根本性前提是要实现多期点云数据的高精度配准，目前，国内外对多期点云数据的高精度配准主要依托于人工交互式选取同名独立地物进行高精度配准，获取配准所需的各参数。这种方式可以大大减小配准所需时间和配准基元数据量，提高配准精度和效率。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有方法存在如下不足：在大场景点云数据中，由于数据量较大，很难直接利用所有点云数据进行点对点式配准，且在高速公路等场景中极度缺乏必要的独立地物作为配准基元，无法满足高精度配准需求。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种多期道路三维激光点云精确配准方法。

本发明所采用的技术方案是，一种多期道路三维激光点云精确配准方法，具体包含以下步骤：

第一步；获取监测道路多期点云数据，选取任意两期原始点云数据，对原始点云数据进行等间距分段处理，生成多段点云数据；

第二步：对每个分段点云数据进行垂直于行驶车道方向的偏移纠正：

第三步：对每个分段点云数据进行行驶车道方向的偏移纠正；

第四步：对每个分段点云数据进行高程纠正，最终得到两期数据的完整配准结果；

第五步：另选取两期原始点云数据，重复步骤一到步骤四，以此类推，得到多期数据的完整配准结果。

进一步：步骤二具体包括以下步骤：

2.1：针对各个单段数据，先选取两期同名路面标线点云，根据单条扫描线上点云强度值在地面点与标线点之间的突变特征，利用Sigmoid数学函数模型求取含有标线点云的单扫描线上标线与地面点之间的突变点并作为标线边界点；

2.2:根据求取的标线边界点，计算标线的各中线点，并利用最小二乘法拟合直线作为标线中线，对两期同名标线均求取标线中线，根据标线中线求取两期标线在垂直于道路行驶方向上的偏移。

进一步，步骤2.1包括以下子步骤：

2.1.1：设定距离大小，对待配准点云数据与模板点云数据进行数据分割；

2.1.2：人工交互均匀选取两期点云数据的多条同名标线；

2.1.3：选取一条同名标线，根据含有标线点云的扫描线上点云强度值在地面点与标线点之间的突变特征，利用Sigmoid函数模型计算两期标线各扫描线上标线边界点，函数模型为：

其中，S(x)为各标线边界点所对应的强度值；

x为各标线边界点的x,y坐标值，以此计算出各标线边界点为-b₂；