[发明专利]一种基于激光点云和实景影像进行空间三维测量的方法

权利要求书

1.一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和激光点云，其特征在于：以高精度和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。

2.按照权利要求1所述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，其特征在于：二维的实景影像与三维的激光点云根据空间位置和定向元素进行精确的空间几何关系匹配，以实现通过影像操作准确捕捉相应点云的目的。

3.按照权利要求1所述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，其特征在于：以实景影像实现全局控制和操作，基于权利要求2中所述的空间几何匹配关系实现局部精确的点云捕捉和测量，充分利用了实景影像的易识别和易操作性以及激光点云对三维空间高精度描述的特点，实现空间三维测量，巧妙地避开了纯激光点云数据处理方法中海量数据存取技术上的瓶颈问题。

4.按照权利要求1所述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，其特征在于：实景影像无需采用立体成像原理获取，也无需进行复杂的基于立体像对的三维测量。

5.按照权利要求3所述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，完全区别与传统的纯激光点云数据处理方法，其特征在于：影像与点云的有机结合易于提高数据处理自动化程度甚至达到智能化的效果。

6.按照权利要求1所述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，其特征在于：测量精度不依赖影像的质量和分辨率，与原始激光点云的获取精度一致，一般为厘米级。

7.按照权利要求1所述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，原始数据包括原始激光点云数据、原始实景影像数据、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一般可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。