本发明专利技术提出了一种基于激光雷达点云与航空影像的真正射影像的制作方法，包括步骤：对机载LiDAR点云依次进行预处理、组织和滤波后进行特征提取；对原始航空影像立体像对进行匹配获取立体航空影像，并提取立体航空影像的特征，所提取的立体航空影像的特征与机载LiDAR点云的特征为同类特征；基于所提取的特征对立体航空影像的密集点云和滤波后的机载LiDAR点云进行配准，获得DSM；根据DSM进行真正射影像制作。和现有技术相比，本发明专利技术可快速的生成高质量的真正射影像。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于摄影測量应用领域，特别是。
技术介绍
随着计算机技术和通信技术的迅速发展，数字化的地理信息已成为城市乃至整个国家在各个领域宏观决策和规划管理中必不可少的支撑条件，因此对基础地理信息数据的精度及现实性都提出了相当高的要求。同时由于地理信息系统的发展，对基础地理信息数据的形式提出了更多的要求，不仅需要矢量数据、栅格数据，还需要形象直观的图像数据。摄影测量直接获取的地面数码影像往往由于传感器姿态或者地形起伏等原因，存在地物位置偏差及地物变形的问题。经过正射纠正，可以有效剔除由于传感器和相机旋转、地形起伏以及在图像获取和处理过程中产生的位置误差，最終生成无变形、同时具有地图几何精度和影像特征的图像，即数字正射影像(Digital Ortho-photo Map, DOM)。因此,数字正射影像以其信息量丰富、直观、应用广泛等特点在城市规划、土地资源利用和调查以及基础地理信息系统中发挥着越来越大的作用。传统的数字正射影像是采用数字地面模型(Digital Terrain Model，DTM)进行正射纠正。然而，随着影像获取手段的不断发展和各部门需求的不断进步，传统概念上的数字正射影像已不能满足应用需求了。其地形地貌虽然经过了正射纠正，但是人工建筑等地形上存在着投影差。在人类活动频繁、建筑物密集的城市区域，高大建筑物对地表信息造成了遮挡，而且影像拼接和接边区域地物过渡实现起来十分困难，严重影响了应用效果。因此，专家提出了真正射影像(True Digital Ortho Map，TD0M)的概念，通过高精度的数字表面模型(DigitalSurface Model, DSM)，采用数字微分纠正，改正原始影像的几何变形，建立垂直视角的地表景观[1]，避免城市区域高大建筑物对其他地表信息的遮挡，解决大比例尺城区正射影像拼接困难以及拼接后影像接边区域不自然等弊端。传统正射影像和真正射影像的对比图參见图广2，从图f 2可以看出，传统正射影像是倾斜视角，高大建筑物的投影遮挡了地面信息，地物信息不够准确；而真正射影像消除了这些影响，对后续利用真正射影像进行地物分析和量测提供了良好的数据源。因此，真正射影像的相关研究具有很强的现实意义。在真正射影像的制作技术上，国内外学者均进行了一定探讨和研究。如利用微软公司的UltraCaml相机获取的航空影像进行密集匹配生成数字表面模型(Digital SurfaceModel，DSM)，进而获得真正射影像[2];为了研究复杂的文物表面，使用激光扫描数据和覆盖文物所有表面的数码照片生成真正射影像[3];将航空影像与建筑物、道路和地形模型结合生成真正射影像[4]。国内的学者也进行了相关研究工作，潘慧波等[5]介绍了结合激光雷达和同步采集的数码影像生成真正射影像的可行性方法。目前，在国内，真正射影像的生产主要采用的是法国的INF0TERRA公司开发的“像素エ厂”(Pixel Factory)系统和德国的Inpho数字摄影测量系统[6]。正射纠正是生成正射影像的关键步骤。正射纠正通常采用共线方程法，利用共线条件方程，结合影像和数字高程模型(Digital Elevation Model，DEM)进行正射纠正。传统的正射纠正无法检测建筑物对其他地物存在的遮挡，从而影响生成的正射影像质量，因此遮蔽检测成为生成真正射影像的重要步骤，也成为国内外研究的热点。遮蔽检测方法有基于矢量建筑物模型的Z-buffer方法[7]、基于栅格DSM模型的Z-buffer方法[8]、基于角度的检测方法和基于角度和高程信息的射线追踪法[9]等。国内的王潇、江万寿等[1°]提出了一种基于高程面投影的迭代检测算法。激光雷达(Light Detection and Ranging,简称LiDAR)作为一种新型的对地观测技术，用于直接快速地获取地球表面的三维空间信息，具有速度快、精度高、信息量大等优点，为数据应用提供了更加丰富的信息，备受应用者和研究者的广泛关注。目前LiDAR技术广泛应用于地面景观形体量测、古建筑与古文物保护、复杂エ业设备的量测与建模、城市三维可视化模型的建立、森林和农业资源调查、变形监测等领域，显示出巨大的应用前景。毋庸置疑，LiDAR技术的出现会推动遥感数据应用领域的进ー步发展。 由前述真正射影像的研究现状可知，将多种数据源结合生成真正射影像是真正射影像生成领域的ー个重要研究方向。真正射影像的质量主要取决于DSM的质量，而利用LiDAR技术能更快速的生成DSM并提高DSM的质量，而DSM的质量直接影响生成的真正射影像的质量。因此，可以将LiDAR技术用于生产真正射影像，用来提高真正射影像的质量。然而，采用LiDAR技术虽然能够直接获取地物目标的空间几何三維信息，但其エ作模式是靠回波接受主动工作模式来获取地表高程信息，因此利用LiDAR所获取的数据本身存在缺陷①由于遮挡、物体特性(如水面)等因素，会出现ー些区域回波信息被吸收而没有数据的情況；②当激光束遇到地物边缘部分回波会发生折射，导致地物边缘部分数据不完整数据采样时按时间间隔或空间间隔来进行，数据是离散的点集，点集之外ー些重要信息被丢失。因此，一方面采用LiDAR技术难以直接获得物体表面的语义信息(例如纹理和结构等)，另ー方面它所获得的空间三维点云数据具有不连续性、不规则性以及数据密度不均匀等特性，直接利用LiDAR点云数据实现地物三維信息精确提取还很困难[11]。从目前很多研究来看，単独利用LiDAR点云数据进行地物的分类和识别等自动智能化的处理具有很大难度。文中涉及的參考文献如下[I]史照良，沈泉飞，曹敏.像素エ厂中真正射影像的生产及其精度分析[J].测绘科学技术学报.2007 (5) : 332-335.[2]Alexander Wiechert M. DSM and Ortho Generation with the Ultracam-L—ACase Study[Z]. San Diego, California:2010.[3] Alshawabkeh Y. A NEW TRUE 0RTH0-PH0T0 METHODOLOGY FORC0MPLEXARCHAE0L0GICAL APPLICATION[J]. Archaeometry. 2010，52(3):517-530.[4]Shin-Hui Li L C. True Ortho-rectification for Aerial Photos by theIntegration of Building, Road, and Terrain Models[J]. Journal of Photogrammetryand Remote Sensing. 2008, 13(2):116-125.[5]潘慧波，胡友健，王大莹.从LiDAR数据中获取DSM生成真正射影像[J].测绘工程 2009(3) :47-50.[6]万从容，郭容寰，杨常红.数字真正射影像的研制[J].上海地质 2009 (4):33-36. 2009(4):33-36.[7]Amhar F. The Generation of True Orthophotos Using a 3D Builing Mod本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于激光雷达点云与航空影像的真正射影像的制作方法，其特征在于，包括步骤：对机载LiDAR点云依次进行预处理、组织和滤波后进行特征提取；对原始航空影像立体像对进行匹配获取立体航空影像，并提取立体航空影像的特征，所提取的立体航空影像的特征与机载LiDAR点云的特征为同类特征；基于所提取的特征对立体航空影像的密集点云和滤波后的机载LiDAR点云进行配准，获得DSM；根据DSM进行真正射影像制作。
【技术特征摘要】
1.一种基于激光雷达点云与航空影像的真正射影像的制作方法，其特征在于，包括步骤 对机载LiDAR点云依次进行预处理、组织和滤波后进行特征提取； 对原始航空影像立体像对进行匹配获取立体航空影像，并提取立体航空影像的特征，所提取的立体航空影像的特征与机载LiDAR点云的特征为同类特征； 基于所提取的特征对立体航空影像的密集点云和滤波后的机载LiDAR点云进行配准，获得DSM ； 根据DSM进行真正射影像制作。2.如权利要求1所述的基于激光雷达点云与航空影像的真正射影像的制作方法，其特征在于 所述的对预处理后的机载LiDAR点云进行组织具体为 对预处理后的机载LiDAR点云进行表达，并对经表达后的机载LiDAR点云进行重采样。3.如权利要求2所述的基于激光雷达点云与航空影像的真正射影像的制作方法，其特征在于 所述的对预处理后的机载LiDAR点云进行表达具体为 采用规则格网对预处理后的机载LiDAR点云中的低密度点云区域进行表达，采用不规则三角网对预处理后的机载LiDAR点云中的高密度点云区域进行表达。4.如权利要求1所述的基于激光雷达点云与航空影像的真正射影像的制作方法，其特征在于 所述的对机载LiDAR点云进行特征提取具体为 获取滤波后的机载LiDAR点云的深度图像，并基于深度图像对机载LiDAR点云进行特征提取。5.如权利要求4所述的基于激光雷达点云与航空影像的真正射影像的制作方法，其特征在于 所述的基于深度图像对机载LiDAR点云所提取的特征为线特征。6.如权利要求5所述的基于激光雷达点云与航空影像的真正射影像的制作方法，其特征在于 所述的基于深度图像对机载LiDAR点云进行线特征提取具体为 基于深度图像提取机载LiDAR点云的二维直线特征，并对提取的二维直线特征建立左右两个缓冲区，比较两个缓冲区内点云的高差以确定建筑物的内、外侧，取位于建筑物内侧的缓冲区内的点在竖直方向上对二维直线特征进行拟合，获得包括道路和桥梁信息的线特征。7.如权利要求6所述的基...
【专利技术属性】
技术研发人员：万幼川，陈亚男，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：
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