基于车载激光扫描自动获取匹配图像块与点云球的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于车载激光扫描自动获取匹配图像块与点云球的方法，包括：获取原始点云数据，并去除原始点云数据中的地面点云，以得到初始点云，以及提取初始点云的三维关键点；获取相机图像，并提取相机图像的二维关键点；获取相机参数，并根据相机参数截取初始点云中相机图像对应的局部点云；根据相机参数将局部点云的三维关键点投影到相机图像上，并根据相机图像的二维关键点对局部点云的三维关键点进行投票，以建立二维关键点与三维关键点的匹配关系；根据二维关键点与三维关键点的匹配关系获取局部点云球和局部点云球对应的图像块；能够有效、快速地获取大量匹配的图像块与点云球，具有较高的泛化性和鲁棒性。

Automatic acquisition of matching image block and point cloud sphere based on vehicle laser scanning

【技术实现步骤摘要】
基于车载激光扫描自动获取匹配图像块与点云球的方法
本专利技术涉及三维数据处理
，特别涉及一种基于车载激光扫描自动获取匹配图像块与点云球的方法。
技术介绍
匹配二维图像和三维点云数据，可以构建起二维图像与三维空间的空间对应关系，在智慧城市的建设中发挥着不可替代的作用，尤其对于城市场景级别的户外增强现实和自动驾驶领域。相关技术中，在构建二维图像与三维空间的空间关系的过程中，多通过以下两种方法，一种是基于sfM方法对现实场景进行三维重建获得三维图像点云，并保留重建时的关键点进行检索用于视觉定位，另一种是对单张图片利用深度学习的方法进行姿态参数回归。这些方法都只局限于特定的场景，对于新的场景并不适用，其鲁棒性和泛化性较低。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种基于车载激光扫描自动获取匹配图像块与点云球的方法，能够有效、快速地获取大量匹配的图像块与点云球，具有较高的泛化性和鲁棒性。为达到上述目的，本专利技术第一方面实施例提出了一种基于车载激光扫描自动获取匹配图像块与点云球的方法，包括以下步骤：获取原始点云数据，并去除所述原始点云数据中的地面点云，以得到初始点云，以及提取所述初始点云的三维关键点；获取相机图像，并提取所述相机图像的二维关键点；获取相机参数，并根据所述相机参数截取所述初始点云中所述相机图像对应的局部点云；根据所述相机参数将所述局部点云的三维关键点投影到所述相机图像上，并根据所述相机图像的二维关键点对所述局部点云的三维关键点进行投票，以建立所述二维关键点与所述三维关键点的匹配关系；根据所述二维关键点与三维关键点的匹配关系获取局部点云球和所述局部点云球对应的图像块。根据本专利技术实施例的基于车载激光扫描自动获取匹配图像块与点云球的方法，首先，获取原始点云数据，并去除原始点云数据中的地面点云，以得到初始点云，以及提取初始点云的三维关键点；接着，获取相机图像，并提取相机图像的二维关键点；然后，获取相机参数，并根据相机参数截取初始点云中相机图像对应的局部点云；接着，根据相机参数将局部点云的三维关键点投影到相机图像上，并根据相机图像的二维关键点对局部点云的三维关键点进行投票，以建立二维关键点与三维关键点的匹配关系；然后，根据二维关键点与三维关键点的匹配关系获取局部点云球和局部点云球对应的图像块；从而实现有效、快速地获取大量匹配的图像块与点云球，具有较高的泛化性和鲁棒性。另外，根据本专利技术上述实施例提出的基于车载激光扫描自动获取匹配图像块与点云球的方法还可以具有如下附加的技术特征：可选地，去除所述原始点云数据中的地面点云，以得到初始点云，包括：将所述原始点云数据按照预设宽度进行切分，以得到多个局部点云块，并根据八叉树索引结构对所述局部点云块进行划分，以生成空间上连续的点云体素；根据体素向上生长法去除所述点云体素中的地面点云，以得到初始点云。可选地，所述初始点云的三维关键点通过ISS的关键点检测器提取获得。可选地，所述相机图像的二维关键点通过SIFT的关键点检测器提取获得。可选地，所述相机参数包括相机外参和相机定位信息，其中，根据所述相机参数截取所述初始点云中所述相机图像对应的局部点云，包括：根据所述相机外参计算相机的拍摄方向，并根据所述拍摄方向和所述相机定位信息计算所述相机与初始点云的最近邻点；根据所述最近邻点、预设推进距离和所述拍摄方向确定局部点云的中心点，并根据所述局部点云的中心点和预设半径对所述初始点云进行截取，以获取所述局部点云。可选地，根据所述相机参数将所述局部点云的三维关键点投影到所述相机图像上，包括：根据所述相机参数计算所述局部点云到所述相机图像的投影矩阵，并根据所述投影矩阵将所述局部点云的三维关键点投影到所述相机图像上。可选地，根据所述相机图像的二维关键点对所述局部点云的三维关键点进行投票，以建立所述二维关键点与所述三维关键点的匹配关系，包括：将所述相机图像的二维关键点对所述局部点云中的所有三维关键点进行统一投票，并保留每个所述二维关键点在预设范围内的三维关键点，以及将所述预设范围内的三维关键点作为该二维关键点的匹配点，以建立所述二维关键点与所述三维关键点的匹配关系。可选地，根据所述二维关键点与三维关键点的匹配关系获取局部点云球和所述局部点云球对应的图像块，包括：根据所述预设范围内的三维关键点获取该三维关键点对应的局部点云球，并根据投影矩阵将所述局部点云球反投影到所述相机图像上，以得到局部点云球投影图像；获取所述局部点云球投影图像的最大矩形包围，并根据所述最大矩形包围获取所述局部点云球对应的图像块。附图说明图1为根据本专利技术实施例的基于车载激光扫描自动获取匹配图像块与点云球的方法的流程示意图；图2为根据本专利技术实施例的原始点云数据示意图；图3为根据本专利技术实施例的初始点云示意图；图4为根据本专利技术实施例的初始点云提取的三维关键点示意图；图5为根据本专利技术实施例的局部点云截取方式示意图；图6为根据本专利技术实施例的局部点云示意图；图7为根据本专利技术实施例的局部点云三维关键点示意图；图8为根据本专利技术实施例的三维关键点投影至相机图像中的效果示意图；图9为根据本专利技术实施例的最大矩形包围选取效果示意图；图10为根据本专利技术实施例的图像块与局部点云球匹配效果示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。相关技术中，在构建二维图像与三维空间的空间关系的过程中，都只局限于特定的场景，对于新的场景并不适用，其鲁棒性和泛化性较低；根据本专利技术实施例的基于车载激光扫描自动获取匹配图像块与点云球的方法，首先，获取原始点云数据，并去除原始点云数据中的地面点云，以得到初始点云，以及提取初始点云的三维关键点；接着，获取相机图像，并提取相机图像的二维关键点；然后，获取相机参数，并根据相机参数截取初始点云中相机图像对应的局部点云；接着，根据相机参数将局部点云的三维关键点投影到相机图像上，并根据相机图像的二维关键点对局部点云的三维关键点进行投票，以建立二维关键点与三维关键点的匹配关系；然后，根据二维关键点与三维关键点的匹配关系获取局部点云球和局部点云球对应的图像块；从而实现有效、快速地获取大量匹配的图像块与点云球，具有较高的泛化性和鲁棒性。为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本专利技术的示例性实施例。虽然附图中显示了本专利技术的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本专利技术，并且能够将本专利技术的范围完整的传达给本领域的技术人员。为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。图1为根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于车载激光扫描自动获取匹配图像块与点云球的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n获取原始点云数据，并去除所述原始点云数据中的地面点云，以得到初始点云，以及提取所述初始点云的三维关键点；/n获取相机图像，并提取所述相机图像的二维关键点；/n获取相机参数，并根据所述相机参数截取所述初始点云中所述相机图像对应的局部点云；/n根据所述相机参数将所述局部点云的三维关键点投影到所述相机图像上，并根据所述相机图像的二维关键点对所述局部点云的三维关键点进行投票，以建立所述二维关键点与所述三维关键点的匹配关系；/n根据所述二维关键点与三维关键点的匹配关系获取局部点云球和所述局部点云球对应的图像块。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于车载激光扫描自动获取匹配图像块与点云球的方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取原始点云数据，并去除所述原始点云数据中的地面点云，以得到初始点云，以及提取所述初始点云的三维关键点；
获取相机图像，并提取所述相机图像的二维关键点；
获取相机参数，并根据所述相机参数截取所述初始点云中所述相机图像对应的局部点云；
根据所述相机参数将所述局部点云的三维关键点投影到所述相机图像上，并根据所述相机图像的二维关键点对所述局部点云的三维关键点进行投票，以建立所述二维关键点与所述三维关键点的匹配关系；
根据所述二维关键点与三维关键点的匹配关系获取局部点云球和所述局部点云球对应的图像块。


2.如权利要求1所述的基于车载激光扫描自动获取匹配图像块与点云球的方法，其特征在于，去除所述原始点云数据中的地面点云，以得到初始点云，包括：
将所述原始点云数据按照预设宽度进行切分，以得到多个局部点云块，并根据八叉树索引结构对所述局部点云块进行划分，以生成空间上连续的点云体素；
根据体素向上生长法去除所述点云体素中的地面点云，以得到初始点云。


3.如权利要求1所述的基于车载激光扫描自动获取匹配图像块与点云球的方法，其特征在于，所述初始点云的三维关键点通过ISS的关键点检测器提取获得。


4.如权利要求1所述的基于车载激光扫描自动获取匹配图像块与点云球的方法，其特征在于，所述相机图像的二维关键点通过SIFT的关键点检测器提取获得。


5.如权利要求1所述的基于车载激光扫描自动获取匹配图像块与点云球的方法，其特征在于，所述相机参数包括相机外参和相机定位信息，其中，根据所述相机参数截取所述初始点云中所述相...

【专利技术属性】
技术研发人员：王程，刘伟权，赖柏锜，杨文韬，卞学胜，李渊，李军，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35