[发明专利]一种基于三维激光点云的正射影像生成方法

说明书

本发明公开了一种基于三维激光点云的正射影像生成方法，包括：获取目标三维点云；将所述目标三维点云进行预处理，生成待投影点云；将所述待投影点云进行分割，保留待投影目标；定义投影面、投影密度参数；以所述投影面为基准，依次计算当前点云散点到正射平面的投影坐标；计算点云正射影像的投影边界；根据所述投影边界，计算各投影点的图像坐标；根据所述图像坐标生成正射影像。该方法可得到快速的结构图或相应的正射投影图像，以此投影图像为基础，进行量测，能大大提高点云测量效率；可满足工程实践精度要求，对古建筑保护提供一定的指导和借鉴作用。

技术领域

本发明涉及测绘技术领域，涉及一种基于三维激光点云的正射影像生成方法。

背景技术

建筑是民族文化的结晶，中国古建筑有悠久的历史和丰富的文化内涵，是人类建筑史上的璀璨明珠。它承载着中华民族的建筑艺术、宗教、民俗、营造技术及建筑环境等多方面的理念和智慧，记录、传承了中国古建筑的建筑布局、形制等级，构造形式、结构类型、色彩运用和营造特征。

中国古建筑较多，而古建筑保护的前提就是需要掌握全面完善的数据，对古建筑现有情况有直观充分的了解，从而在此基础上进行设计、规划和保护，所以精确数据获取成为古建筑保护首要任务。

随着三维点云获取技术的日趋成熟，机载LiDAR、车载LiDAR、地面站载LiDAR等多种大范围三维数据采集手段日趋成熟且应用到越来越广泛的领域，现有技术中，可以由三维数据进行结构量测的方法主要有：

1.直接量测法。通过全站仪直接测量结构特征。该方法可以实现简单建筑结构特征的测量，但是对于密集及大批量的测量任务，如古建筑街景立面、密集城区地形图及其它复杂建筑结构测量等，受观测视角和位置限制，难以发挥相关作用。而且，这些传统的方法数据采集不全面，效率低下，易对古建筑造成二次损坏，局限性比较大。

2.正射影像法。通过激光扫描点云构建三维模型，然后在此基础上映射照片，投射生成正射影像，最后将正射影像拼接，在此基础上进行量测。这种方法存在诸多缺陷，主要如下：其一是过程复杂，耗时长，建模及纹理映射过程比较复杂，对于大范围扫描点云，一般密度不均匀或者密度较低，难以得到高质量三维模型，纹理映射也存在较大难度；其二，建模、纹理映射、正射影像拼接等过程中存在大量误差，对测量结果精度有一定影响。

另外，点云本身数据量巨大，内部包含噪声及环境数据，容易对测量目标造成干扰且通过点云直接进行三维量测精度低且容易出现三维偏差，需要通过特征提取等手段方能实现精确量测，而特征提取则会耗时耗力，影响点云应用效率。

因此，如何提高点云测量效率，是同行从业人员亟待解决的问题。

发明内容

鉴于上述观测时间长、数据不全面、易产生二次损伤等问题，本发明提出了一种基于三维激光点云的正射影像生成方法，可得到快速的结构图或相应的正射投影图像，以此投影图像为基础，进行量测，能大大提高点云测量效率。

本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种基于三维激光点云的正射影像生成方法，包括：

获取目标三维点云；

将所述目标三维点云进行预处理，生成待投影点云；

将所述待投影点云进行分割，保留待投影目标；

定义投影面、投影密度参数；

以所述投影面为基准，依次计算当前点云散点到正射平面的投影坐标；计算点云正射影像的投影边界；根据所述投影边界，计算各投影点的图像坐标；根据所述图像坐标生成正射影像。

在一个实施例中，将所述三维点云进行预处理，生成待投影点云，包括：整体配准和滤波规整步骤；

所述整体配准步骤，包括：