一种基于激光点云和实景影像进行空间三维测量的方法

摘要

本发明涉及空间信息数据处理领域，特别是一种基于移动测量系统获取的高精度、高密度激光点云和实景影像进行空间物体三维测量的方法。本发明的一种基于激光点云和实景影像进行空间三维测量的方法综合利用移动激光雷达系统获取的激光点云和实景影像数据，以高精度、高密度的激光三维点云为实际捕捉目标，并借助实景影像进行目标识别和操作，实现三维物体精确测量的目的。本发明提出了一种全新的“观实景、测实物”理念，充分利用激光点云高密度、高精度和实景影像易识别、易操作的优势，实现基于实景影像进行全局操作并基于激光点云进行局部精密测量，有效地解决了海量点云数据存取速度慢、处理繁琐、操作困难的问题，推动激光雷达技术的普及应用。

主权项

一种基于激光点云和实景影像进行空间三维测量的方法，由高精度激光扫描仪、高速数码成像设备、DGPS/IMU直接定向定位设备和工控计算机组成的移动测量系统同时采集实景影像、激光点云和定位定向数据，步骤如下：步骤S1：原始激光点云数据预处理原始激光点云数据预处理采用硬件设备自带的数据预处理软件完成，联合激光扫描仪的定位定向数据解算出激光点云的三维大地坐标；步骤S2：实景影像预定向联合由差分GPS和IMU获取的数码成像设备的定位定向数据和系统检校值，导出每幅实景影像的初始外方位元素；步骤S3：三维激光点云与二维实景影像的精准几何关系匹配以步骤S1中得到的三维激光点云为大地控制，并以步骤S2中获取的实景影像外方位元素为初始值，采用特征点匹配方法进行自检校空中三角测量平差计算，从而避免镜头畸变和焦距变化等因素的影响，实现实景影像外方位元素的精调，获得精确的共线方程模型；步骤S4：像点空间光束追踪依据步骤S3中确定的实景影像和三维点云的精准几何匹配关系，以像点为起点，对光束进行跟踪计算，实现像素与物方物体间的交会；步骤S5：三维点捕捉采用步骤S4中的光束跟踪方法与物方立面进行交会，本着视线遮挡原理，由近到远沿光束方向平移立面，以捕捉光束与立面交会点中首个与三维点云重合的点，从而获取物方点的三维坐标；步骤S6：实景操作、点云测量基于步骤S4和S5的原理，在实景影像上进行点、线、面、体等操作，并实现相应点三维坐标获取，以达到三维测量的目的。