[发明专利]基于立体影像的地形地物三维变化检测和更新方法

说明书

本发明涉及一种基于立体影像的地形地物三维变化检测和更新方法，它包括如下步骤：1、根据输入的立体影像和三维点云，进行影像和点云的配准；2、根据立体影像的像方一致性约束，检测点云中的变化区域，并剔除变化区域中的点云；3、采用立体影像密集匹配算法，重新生成变化区域的三维点云，达到更新点云的目的。本发明能够以较低的成本，解决三维地形更新的问题，能够满足大范围地形测绘、智慧城市、智能交通等应用。

技术领域

本发明涉及三维变化检测和更新技术领域，具体涉及一种基于立体影像的地形地物三维变化检测和更新方法。

背景技术

目前，大范围自然地表和人工地物的三维建模技术已经得到了极为广泛的应用，如智慧城市、国防建设、智能交通、虚拟电商、文物保护、增强现实等。现有主流的三维建模技术包括激光扫描技术LiDAR(Light Detection And Ranging)和影像密集匹配技术。LiDAR系统由全球定位系统(GPS)、惯性导航系统(IMU)以及激光器(Laser Scanner)共同组成，以主动方式快速获取地面模型及空间点云信息，具有速度快、时效性强、作业范围大等优点。但是LiDAR系统成本昂贵，不利于三维模型的更新。影像密集匹配通过覆盖一个测区的多张立体影像，根据同名光线对对相交的原理，从影像的二维信息恢复整个测区的三维空间信息。与LiDAR激光点云相比，影像密集匹配技术的重建速度较慢，但是建模成本低廉。

随着国内城市化进程的大规模开展，建筑物、道路等人工地物信息发生着日新月异的变化，因此，对智慧城市、智能交通、地形测绘等三维应用提出了实时更新的需求。但是由于LiDAR技术成本昂贵，因此不适合大范围地形的更新。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于立体影像的地形地物三维变化检测和更新方法，该方法首先采用特征匹配的方式，实现影像和三维点云的配准，其次根据立体影像的像方一致性约束，实现三维变化区域的检测和剔除；最后采用立体影像密集匹配方法，对变化区域进行更新。该方法能够以低廉的成本，实现三维变化检测和更新，能够为大范围地形测绘、智慧城市、智能交通等应用服务。

为解决上述技术问题，本发明公开的一种基于立体影像的地形地物三维变化检测和更新方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：根据输入的立体影像数据和三维点云数据，利用以下方式进行影像和点云的配准；

对三维点云数据采用降维处理，将三维点云数据重采样成2.5维的数字表面模型；计算三维点云平面范围内最小外接矩形的四个角点的水平方向坐标X，垂直方向坐标Y，即：

X_lb＝min{X_i|i＝1...t}Y_lb＝min{Y_i|i＝1...t}

X_rt＝max{X_i|i＝1...t}Y_rt＝max{Y_i|i＝1...t}

其中，t表示三维点云中三维点的数目；(X_i,Y_i)表示第i个三维点的X、Y坐标；(X_lb,Y_lb)表示三维点云平面范围内最小外接矩形左下角的角点坐标；(X_rt,Y_rt)表示三维点云平面范围内最小外接矩形右上角的角点坐标；(X_lb,Y_rt)表示三维点云平面范围内最小外接矩形左上角的角点坐标；(X_rt,Y_lb)表示三维点云平面范围内最小外接矩形右下角的角点坐标；min表示取最小值；max表示取最大值；