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结合球心投影与线特征的点云与全景影像配准

归档日期:06-07       文本归类:爆心投影点      文章编辑:爱尚语录

  当前国内外针对车载移动测量系统采集的点云数据和影像数据的配准优化问题多从硬件角度着手展开。即在配准优化前严格标定相机镜头,获得精确的相机内方位元素,在系统静止状态下使用激光扫描仪扫描标靶,使用相机拍摄标靶,利用摄影中心、标靶像点、标靶点云这三者共线的原理以及系统各部件间空间转换关系迭代优化配准参数。这些配准方法对外界目标合作标定物依赖性强、对相机内方位元素精度要求高,配准计算繁琐。本文提出了一种利用车载移动测量系统自身所采集的点云数据线特征和经形变纠正后全景影像数据线特征进行配准优化的方法。该方法不依赖外部检校设施,也不依赖相机内方位元素。首先对点云数据进行预处理。即使用与各站点云数据对应的GPS坐标参数,把点云由大地坐标系坐标转换为站心坐标系坐标,这一过程本文称作站心化。随后使用与各站点云数据对应的惯性导航系统参数,调整站心坐标系下点云的姿态,这一过程本文称为姿态矫正。在对点云数据进行预处理后,对全景影像指定区域形变进行纠正。本文采用球心投影纠正全景影像目标区域形变。球心投影等效于从球心发出的光束透过球面照射在与球面相切的平面上所成的像。除了具有方位投影的一般性质外,该投影的最大特性是保持直线特征的几何属性,即三维空间中的直线经球心投影后仍然是直线。经过球心投影处理后,全景影像指定区域形变即得到纠正。在形变纠正完成后,提取影像当中的线特征,并拟合线特征直线方程参数。提取点云当中的直线并投影到全景影影像,使数据维度降低。这样就可以使用像素思想处理点云。再使用球心投影将全景影像上的二维点云进一步投影到对应的全景影像子块,获得点云直线在该子块上的投影坐标初值。使用本文提出的直线方程与点云投影坐标初值匹配算法,将两者进行匹配。最后以线特征方程为约束条件,点云投影坐标初值为观测值,利用条件平差计算配准误差改正量,将配准误差改正量加入点云投影坐标初值,从而实现车载激光点云与全景影像的配准优化。

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