基于建筑轮廓的车载和航空LiDAR数据配准方法

摘要

本发明涉及一种基于建筑轮廓的车载和航空LiDAR数据配准方法，该方法从车载和航空LiDAR数据中分别提取二维建筑轮廓，并通过轮廓线段高程分割法得到车载和航空三维建筑轮廓线段；然后分别从车载和航空三维建筑轮廓线段中选取两对轮廓线段，计算该两对三维轮廓线段的初始转换矩阵;然后对初始转换矩阵进行迭代运算，若车载三维轮廓线段和三维建筑轮廓线段中匹配线段的数量大于指定阈值或者匹配线段的数量最多，则所述初始转换矩阵定义为可靠转换矩阵，利用所述可靠转换矩阵完成车载LiDAR数据和航空LiDAR数据的配准。本发明能够实现车载和航空LiDAR数据的自动高精度配准，其配准精度可以达到分米级。

主权项

一种基于建筑轮廓的车载和航空LiDAR数据配准方法，包括以下步骤:第一步、从车载LiDAR数据中提取二维建筑轮廓，得到车载二维建筑轮廓线段；第二步、从航空LiDAR数据中提取二维建筑轮廓，得到航空二维建筑轮廓线段；第三步、通过轮廓线段高程分割法将所述车载二维建筑轮廓线段和航空二维建筑轮廓线段分别分割成车载三维轮廓线段和航空三维建筑轮廓线段；第四步、分别从车载和航空三维建筑轮廓线段中选取两对轮廓线段，计算该两对三维轮廓线段间的初始转换矩阵；第五步、利用第四步获得的初始转换矩阵对航空三维建筑轮廓线段进行变换，得到变换后的航空三维建筑轮廓线段；第六步、若车载三维轮廓线段和所述变换后的航空三维建筑轮廓线段中匹配线段的数量大于指定阈值或者匹配线段的数量最多，则所述初始转换矩阵为可靠转换矩阵，否则重复第四步至第六步；第七步、利用所述可靠转换矩阵完成车载LiDAR数据和航空LiDAR数据的配准；对第六步得到的可靠转换矩阵进行旋转量修正和平移量修正，具体修正方法如下：2a)利用所述可靠转换矩阵对航空三维建筑轮廓线段进行转换，得到可靠的航空三维建筑轮廓线段；2b)找到所有车载三维建筑轮廓线段以及与其匹配的可靠的航空三维建筑轮廓线段对，得到所有的匹配线段对之间的夹角，对所述夹角按照大小进行聚类分组；2c)对所有的聚类分组按照分组内匹配线段对的数量从大到小排序，得到排序后的聚类分组；2d)依次累加排序后的聚类分组内的匹配线段对数量，当累加的匹配线段对数量超过所有的匹配线段对数量的预设比例时，对所有已累加的聚类分组内的匹配线段对的夹角进行平均，该平均夹角就是可靠转换矩阵的旋转修正量；2e)围绕所述可靠转换矩阵所参照的旋转中心、以所述旋转修正量为旋转量对所述转换后的航空三维建筑轮廓线段进行旋转，得到旋转量修正后的航空三维建筑轮廓线段；2f)根据共线方程计算车载三维建筑轮廓线段和与其匹配的旋转量修正后的航空三维建筑轮廓线段之间的平移量，得到可靠转换矩阵的平移修正量；2h)依次利用旋转修正量和平移修正量对所述可靠转换矩阵进行修正。