一种基于图像配准的机载激光点云与影像配准融合方法技术

本发明专利技术公开了一种基于图像配准的机载激光点云与影像配准融合方法，用于将机载LiDAR系统采集的三维地形点云与航拍影像进行融合，生成真彩色三维点云图，包括以下步骤：利用三维激光点云生成点云正射投影图像A并建立点云‑像素索引；利用航拍影像生成航拍正射拼接图像B；对图像A和图像B进行图像配准操作，将点云正射投影图像A的像素坐标转换到航拍正射拼接图像B的像素坐标系下；利用点云‑像素索引进行反投影，找到每一个点云对应的航拍正射拼接图像B的像素坐标，将像素颜色值赋值给点云，融合后生成真彩色点云图。本方法对点云数据与影像数据是否同步采集不作限制，甚至可以使用第三方生成的航拍或遥感正射影像作为配准图像。

Registration and fusion method of airborne laser point cloud and image based on image registration

The invention discloses a method for Airborne LIDAR point cloud image registration and image registration and fusion based on image fusion for 3D terrain point cloud and aerial airborne LiDAR system, the generation of true color 3D point cloud, which comprises the following steps: using 3D laser point cloud point cloud generated Orthophoto Image points and the establishment of A cloud pixel index; using aerial image generation aerial Orthophoto Image Mosaic B; image registration operation of the image A and image B, the pixel coordinates of the point cloud is the projection of A image conversion to aerial Orthophoto Image Mosaic B pixel coordinates; back projection using point cloud pixel index, pixel coordinates find each point cloud corresponding aerial orthophoto mosaic image B, the pixel color value is assigned to the point cloud fusion to generate real color point cloud. The method does not limit the synchronization between point cloud data and image data, and even uses aerial images or remote sensing images generated by third parties as registration images.

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像配准的机载激光点云与影像配准融合方法
本专利技术涉及无人机航拍测绘
，具体涉及一种基于图像配准的机载激光点云与影像配准融合方法。
技术介绍
激光扫描测量技术(LightDetectionAndRanging)，简称LiDAR，又称“实景复制技术”，是三维数据技术和场景建模技术中最新的一种。机载LiDAR技术即把LiDAR技术使用在航空器上实现对地观测，集全球定位系统、惯性导航系统与激光三种技术于一身，能够快速高效地获取地物表面每个采样点的精确三维空间坐标。近年来，随着机载激光扫描测量技术的快速发展，其在数字城市、灾害监测、海岸工程、林业调查等方面具有广阔的应用前景。然而，该技术只能获取目标物体的离散三维空间坐标和反射强度信息，并不具备获取物体真实纹理信息的能力。而随着数字成像技术与图像传感器的快速发展，获取高清可见光图像并不是难题，与之对应的图像处理和融合技术在机器视觉、遥感航拍领域获得广泛的应用。图像带有的目标物体纹理信息与激光扫描技术获取的三维信息形成互补。为了生成真彩色点云图，需要将点云和影像进行配准融合。三维点云和航拍影像数据的配准融合是不同类型传感器之间的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于图像配准的机载激光点云与影像配准融合方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：S1、对三维激光点云进行正射投影，生成点云正射投影图像A并建立点云‑像素索引；S2、对相机拍摄的航空影像进行畸变校正，对校正后的影像进行正射和拼接处理，生成航拍正射拼接图像B；S3、将点云正射投影图像A作为浮动图像，航拍正射拼接图像B作为参考图像，对点云正射投影图像A与航拍正射拼接图像B进行图像配准操作，使用图像配准算法求解变换参数，将点云正射投影图像A的像素坐标变换到航拍正射拼接图像B的坐标系下；S4、使用投影过程中建立的点云‑像素索引对点云正射投影图像A的像素进行反投影，找到每个点云对应的航拍正射拼接图像B...

【技术特征摘要】
1.一种基于图像配准的机载激光点云与影像配准融合方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：S1、对三维激光点云进行正射投影，生成点云正射投影图像A并建立点云-像素索引；S2、对相机拍摄的航空影像进行畸变校正，对校正后的影像进行正射和拼接处理，生成航拍正射拼接图像B；S3、将点云正射投影图像A作为浮动图像，航拍正射拼接图像B作为参考图像，对点云正射投影图像A与航拍正射拼接图像B进行图像配准操作，使用图像配准算法求解变换参数，将点云正射投影图像A的像素坐标变换到航拍正射拼接图像B的坐标系下；S4、使用投影过程中建立的点云-像素索引对点云正射投影图像A的像素进行反投影，找到每个点云对应的航拍正射拼接图像B的像素坐标，从而把航拍正射拼接图像B的颜色值赋给对应的点云，生成真彩色点云图。2.根据权利要求1所述的一种基于图像配准的机载激光点云与影像配准融合方法，其特征在于，所述步骤S1中生成点云正射投影图像A的过程包括：S11、采样过程；S12、量化过程；S13、插值过程。3.根据权利要求2所述的一种基于图像配准的机载激光点云与影像配准融合方法，其特征在于，所述采样过程包括：S111、选择投影平面，建立像素坐标系并且计算投影平面内全部投影点的最小外包矩形，以北东地坐标系下的O-XY平面为投影面，以外包矩形的左上角为坐标系原点O，正南方向为V轴，正东方向为轴U，建立像素坐标系O-UV；S112、计算点云X坐标和Y坐标的变化范围，Ymax和Ymin分别代表Y轴坐标的最大和最小值，Xmax和Xmin分别代表X轴坐标的最大和最小值，通过手动设定投影图像宽度W，像素大小S和图像高度H的计算公式为：S113、每个点云在投影图像下对应的像素坐标为(u,v)，计算公式为：S114、使用最邻近法对像素坐标进行取整，将与之最邻近的像素坐标赋给(u,v)，同时记录点云坐标和像素坐标的对应关系，生成点云-像素索引。4.根据权利要求2所述的一种基于图像配准的机载激光点云与影像配准融合方法，其特征在于，所述量化过程具体为：对每一...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴海龙，黄荣恩，庄兆殿，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44