[发明专利]一种结合立体像对的激光高度计高程控制点生成方法

摘要

本发明公开了一种结合立体像对的激光高度计高程控制点生成方法，该方法通过立体相机获取密集高程点云数据；然后对足印内的点云数据按高程进行分类得到光斑内不同高程地物类别数目；最后通过类别数目指导进行大光斑激光雷达波形分解并得到广义高程控制点。本发明解决了立体相机与星载激光雷达协同测绘的问题，将激光高度计三维定位的结果与立体相机测图结果结合，实现了广义高程控制点的自动提取。

主权项

一种结合立体像对的激光高度计高程控制点生成方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将立体相机影像与大光斑激光雷达同轴的足印相机影像进行配准，得到激光的指向信息；具体步骤如下：(1‑1)对同轴相机影像进行重采样，使其分辨率与立体相机影像一致；(1‑2)采用图像匹配算法进行影像之间的匹配，得到影像之间的对应关系；(1‑3)通过最小二乘方法剔除匹配误差比较大的点获取较准确的影像匹配点；(1‑4)通过影像匹配点获取影像匹配关系；(1‑5)结合轨道的位置，根据匹配到的激光指向位置，计算得到激光的指向信息；(2)根据双线阵立体相机获取密集高程点云数据；具体步骤如下：(2‑1)根据立体相机影像与大光斑激光雷达同轴的足印相机影像进行配准的结果，以匹配位置为中心，设置一个光斑大小的缓冲区；(2‑2)对立体相机影像的前视和后视图像进行匹配，对包含于缓冲区内的任意一个像点，对前视和后视的图像进行匹配；(2‑3)根据匹配得到的像对在各自扫描行上的瞬时成像姿态和相机参数，计算像点的粗略高程；(2‑4)重复步骤(2‑1)‑(2‑3)，得到激光光斑范围内每一个像点的高程；(3)通过对在足印内的点云数据按高程进行分类，得到光斑内不同高程地物类别数目，方法步骤如下：(3‑1)根据各个像点的高程大小，将其按照高程的大小分为五等；(3‑2)根据每一类所有像点的高程计算类中心的高程；(3‑3)根据任意两类类中心高程的差异判断是否合并，若高程差小于0.1m，则对两类点云进行合并，若高程大于等于0.1m，则不合并；(3‑4)根据每一类点云的高程的方差分布决定是否拆分，若方差大于0.1m，则将该类拆分为两个新的类，若方差小于等于0.1m，则不进行拆分；(3‑5)反复重复步骤(3‑2)‑(3‑4)步，直到类别中心不发生变化为止；(4)通过类别数目指导进行大光斑激光雷达波形分解，通过波形分解得到每一高程类别地物准确的高程信息，方法步骤如下：(4‑1)由于结合地类数目的高斯波形分解方法对噪声不敏感，因此只采用高斯低通滤波器对波形进行平滑，除去激光雷达波形中的毛刺现象；(4‑2)通过形态学方法获取激光雷达波形的拐点，波峰和波谷的位置；(4‑3)通过获取的波峰，波谷和拐点的位置，从激光雷达波形数据中获取组成激光雷达波形的高斯组分；(4‑4)通过高斯波形的标准差和峰值大小对分解出来的高斯波形根据其重要进行排序，标准差越大，峰值越大的高斯波形越重要；(4‑5)选取与点云按高程分类数目获取的类别数目相同的前几个重要的高斯波形作为激光雷达波形分解的波形；(5)通过点云计算每个高程类别信息高程的标准差，取标准差最小的一类作为参考提取广义高程控制点；方法步骤如下：(5‑1)采用LM方法调整每一个高斯波形分量的均值和方差，使得选取的高斯波形能够最佳拟合激光雷达获取的波形，由此得到与点云数据得到的不同高程类别地物对应的高斯分量；(5‑2)根据不同高程类别地物的高斯分量，计算出地物的高程；(5‑3)将高程与点云所在区域的影像进行配准，得到影像上各个面片的高程信息，即为广义高程控制点。