[发明专利]一种基于图像配准的机载激光点云与影像配准融合方法

权利要求书

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，其中，所述的生成点云正射投影图像A的过程包括：

S11、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，Y_max和Y_min分别代表Y轴坐标的最大和最小值，X_max和X_min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；

S12、量化过程，具体为：

对每一个像素点的值进行量化填充，选择高程进行量化生成高程投影图像，选择激光反射强度进行量化生成强度投影图像；

S13、插值过程，具体为：

对于图像中的空白像素，使用周围的像素通过高阶内插法进行内插，同时也对点云进行内插，并建立点云-像素索引，高阶内插函数如下：

其中，|x|为周围像素到(u,v)的距离值；

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S3的图像配准算法中图像配准使用的变换模型为仿射变换模型，该仿射变换模型的齐次方程表达如下：

其中，(x_A,y_A)为点云正射投影图像A的像素坐标，(x_B,y_B)为航拍正射拼接图像B中的像素坐标，M为点云正射投影图像A到航拍正射拼接图像B的仿射变换关系，其中是旋转、缩放和反转的合成矩阵，是平移向量，该仿射变换模型有6个未知参数，找到3对不共线的同名特征点坐标即可求出未知参数。

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，所述仿射变换模型进行简化的过程如下:

对未知参数作出限制，只考虑旋转平移和缩放，令

a₁₁＝a₂₂＝kcosθ,a₁₂＝-a₂₁＝ksinθ,b₁＝kc₁,b₂＝kc₂,把仿射变换模型简化成RST变换模型，表达如下：

其中k表示缩放比例，θ表示图像间的旋转角，[c₁,c₂]^T表示缩放前的平移向量，简化后的RST变换模型有4个未知参数，找到2对同名特征点即可解算出结果。