[发明专利]一种直线特征约束下的城区机载激光点云与航空影像配准方法和系统

权利要求书

1.一种直线特征约束下的城区机载激光点云与航空影像配准方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，数据准备，输入数据包括：1)机载激光点云与航空影像的直线段检测结果；2)影像连接点匹配结果；3)Pos辅助区域网平差后的相机内参数和影像外方位元素；

步骤2，影像直线特征和点云直线特征同名直线特征自动匹配；

所述步骤2中，同名直线特征自动匹配的具体方法如下：

步骤2.1，影像直线段粗匹配：利用现有的Line3d++算子对影像直线段进行处理，获得影像直线段的粗匹配结果；

步骤2.2，影像同名线特征精化：基于随机采样一致性原理对影像直线段的粗匹配结果进行优化；

步骤2.2的具体实现方法如下：

步骤2.2.1，对一组同名直线特征，从中随机选取两条影像线，根据相机内参数和影像外方位元素，计算其在物方的形成的直线；

步骤2.2.2，将物方直线反投影到候选同名线l₃所在影像上，计算影像线特征端点到反投影直线的距离的平均值d作为一致性测度；若d＜＝ζ，则认为l₃与选取的两条直线段同名，其中ζ为预设的同名直线段距离阈值；若d＞ζ，则认为l₃为误匹配并将其剔除；

步骤2.2.3，按照步骤2.2.2所述方法处理所有候选同名线，记录保留的同名直线段数目；

步骤2.2.4，迭代步骤2.2.1～2.2.3共NR次，以包含同名线特征数量最多的组合作为优化结果，若优化结果中保留直线数与总数之比大于a，则将其作为同名直线段匹配的最终结果；否则舍弃该组匹配结果，其中NR为预设的抽样次数；

步骤2.3，利用影像同名直线特征重建物方直线；

步骤2.4，点云影像同名直线段匹配：将点云中提取的直线段与步骤2.3得到的影像物方直线段进行匹配；

步骤3，根据步骤2获得的同名直线特征对航空影像进行直线特征控制下的航空影像联合区域网平差，更新相机内参数和影像外方位元素；

步骤4，迭代进行步骤2至步骤3共N_ITER次，输出配准结果。

2.根据权利要求1所述的直线特征约束下的城区机载激光点云与航空影像配准方法，其特征在于：步骤2.3的具体实现方法如下：

步骤2.3.1，对于同名影像直线特征集合，计算两两投影平面之间的夹角，以交会角最大的两张影像相交形成的物方直线段作为初始值，投影平面是指摄影中心与影像直线形成的平面；

步骤2.3.2，将直线在影像上的反投影直线与相应影像直线段间的距离作为代价，直线段距离即为直线段两端点到另一条直线段垂直距离之和；通过非线性最小二乘优化的方式求解物方直线参数，整体直线距离代价可用下式表示：

C_Line＝∑_kD_L(f(L,T_k),l_k)

式中D_L(*)为影像线段特征到投影线段特征的距离函数，L代表点云线特征的坐标参数，f(*)表示投影函数，T_k为能观测到点云线特征的第k张影像的内外方位元素，l_k表示点云线特征在该影像上对应的特征线，最终求解参数为L；

步骤2.3.3，直线段端点计算：计算步骤2.3.2所得物方直线上距离影像直线段端点投影光线最近的点，得到该影像线在物方直线上的投影线，将所有影像直线段投到物方直线上，取其中距离最远的两个点作为物方直线的端点。