[发明专利]一种车载激光移动测量系统彩色点云生产方法

权利要求书

1.为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：提出一种基于车载激光测量系统数据采集特点及原理的彩色点云生产方法，首先，使用车载三维激光测量系统进行采集数据，采集数据过程在车辆行驶中进行，三维激光扫描仪用于获取点云数据，GPS导航仪与惯性制导系统构成的POS系统用于获取姿态位置信息；定义车载三维激光测量系统中的POS系统中心点为坐标系原点，车辆行驶的方向为Y轴正方向，垂直向上的方向为Z轴正方向，构建载体三维空间坐标系，其特征在于，再按如下步骤操作：

步骤1、在全景影像以及点云数据中选择多对同名特征点，计算出全景相机与POS系统之间精确相对位置及姿态，获取全景相机在载体坐标系下的位置(X_Pano，Y_Pano，Z_Pano)及姿态(Yaw_Pano，Pitch_Pano，Roll_Pano)；

步骤2、根据全景相机在载体坐标系下的位置和姿态参数，以及单张全景影像采集时刻的载体的位置姿态参数计算单张全景影像在绝对坐标系下的位置和姿态，然后计算两帧全景影像之间的空间距离值L，设定进行自动着色时的单帧着色范围。对点云进行分段，获取每一段点云Point Cloud_i对应的全景影像Pano_i。

步骤3、根据点云数据Point Cloud_i与全景影像数据Pano_i的匹配关系，使用全景影像对点云逐段进行自动着色；

步骤4、将点云数据与全景影像数据进行叠加显示，检查车辆转弯路段及GPS信号较差路段点云与全景配准情况，采用手动微调或者选点精确配准的方式，调整此时的全景相机的位置及姿态参数，调整至精确配准状态，着色当前帧全景影像所在区域；

步骤5、检查存在遮挡情况的建筑物地物着色情况，选择当前着色偏差区域点云数据，以及正确对应的全景影像，根据点云数据与全景影像的匹配关系，对选中的点云数据进行着色。

2.根据权利要求1所述的一种车载激光移动测量系统彩色点云生成方法，其特征在于：步骤1中所述的在全景影像及点云数据上选取同名特征点，对应于在每一张全景影像上选取时，应至少选择3同名特征点，每一对同名特征点通过共线方程原理可以列出2个方程，求解全景相机在载体坐标系下的位置姿态共6个参数。

3.根据权利要求1所述的一种车载激光移动测量系统彩色点云生成方法，其特征在于：步骤2中所述根据全景相机在载体坐标系下的位置和姿态，以及单帧全景影像采集时刻载体的位置和姿态，可以通过坐标转换计算出单帧全景影像在绝对坐标系下的位置和姿态。两帧全景影像之间的空间距离L，通过每帧全景影像的位置信息可以计算出。点云数据进行采集时，按照扫描圈进行存储，根据距离L，对点云数据进行分段，分段的原则包括：第一，每一段中点云数据Point Cloud_i所包含的所有相邻圈之间的距离之和为L。第二，对每一帧全景影像Pano_i，满足其对应的每一段点云数据Point Cloud_i中的三维坐标点在全景影像上找到正确对应像素最多。

4.根据权利要求1所述的一种车载激光移动测量系统彩色点云生成方法，其特征在于：步骤3中所述的将根据点云数据Point Cloud_i与全景影像数据Pano_i的匹配关系，计算出点云数据中点P在全景影像上的像素p，从而将像素P的RGB值赋给点p，使得点P具有光谱信息值，使用全景影像对点云逐段进行自动着色，生成彩色点云。

5.根据权利要求1所述的一种车载激光移动测量系统彩色点云生成方法，其特征在于：步骤4中所述的将点云数据与全景数据进行叠加显示，点云数据和全景数据具有统一的坐标参考，通过将观察位置设定在全景影像采集时的全景相机中心所在的位置，360度视角查看点云数据及全景数据，称为全景视角，对比同名地物，判断点云数据与全景数据的匹配效果。在转弯处或者GPS信号较差路段，会导致定位和姿态存在较大误差，从而影响点云全景的配准效果，此时可以通过采用方法步骤一中的同名特征点选取或者在全景视角下手动微调修改此时的位置姿态参数，完成配准，然后根据微调修正后的参数对当前帧全景影像对应的点云分段数据进行着色。

6.根据权利要求1所述的一种车载激光移动测量系统彩色点云生成方法，其特征在于：步骤5中所述的检查存在遮挡情况的建筑物地物，在点云数据中对建筑物上点P，其通过点云数据和所对应的全景影像的匹配关系，可以其在对应的全景影像上的像素值为其他地物，导致着色偏差。通过选择着色偏差的区域内的点云，然后在全景视角下，查看相邻帧全景影像，选择无遮挡情况的全景影像，然后对选中的点云进行着色。