基于激光雷达测量的数字真正射影像图生产方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910156086.X (22)申请日 2019.03.01 (71)申请人 成都纵横融合科技有限公司 地址 610000 四川省成都市中国(四川)自 由贸易试验区成都高新区天府五街 200号1号楼3层A、 B区 (72)发明人 邓填棣苟娟李艳窦凡 张宁波卢胜洪 (74)专利代理机构 成都虹桥专利事务所(普通 合伙) 51124 代理人 吴中伟 (51)Int.Cl. G06T 5/00(2006.01) G06T 17/05(2011.01) G01C 11/00(200。

2、6.01) (54)发明名称 基于激光雷达测量的数字真正射影像图生 产方法 (57)摘要 本发明涉及图像处理技术， 其公开了一种基 于激光雷达测量的数字真正射影像图生产方法， 解决传统技术中DOM生产方式存在的投影容易发 生形变， 不能获得真正射影像图， 需要进行手动 正射纠正， 效率低且效果不佳， 需要控制点辅助， 操作复杂的问题。 该方法包括步骤： a.导入激光 点云； b.对激光点云进行处理获得DSM； c.导入航 空拍摄影像； d.对航空拍摄影像进行定向处理； e.基于步骤b中获取的DSM和经过定向处理的影 像获得DOM。 本发明适用于快速、 准确获取数字真 正射影像图。 权利要求书1。

3、页 说明书4页 附图1页 CN 109934782 A 2019.06.25 CN 109934782 A 1.基于激光雷达测量的数字真正射影像图生产方法， 其特征在于， 包括以下步骤： a.导入激光点云； b.对激光点云进行处理获得DSM； c.导入航空拍摄影像； d.对航空拍摄影像进行定向处理； e.基于步骤b中获取的DSM和经过定向处理的影像获得DOM。 2.如权利要求1所述的基于激光雷达测量的数字真正射影像图生产方法， 其特征在于， 步骤a中， 所述导入激光点云包括： 导入通过激光雷达测量获取的激光点云文件并解析 出激光点云数据。 3.如权利要求1所述的基于激光雷达测量的数字真正射影像。

4、图生产方法， 其特征在于， 步骤b中， 所述对激光点云进行处理获得DSM包括： 根据DSM的精度需求， 对激光点云数 据进行采样和/或插值处理， 生成均匀分布的激光点云， 提取所述均匀分布的激光点云中各 个点的位置信息， 按照DSM要求的文件格式存储， 从而获得DSM。 4.如权利要求1所述的基于激光雷达测量的数字真正射影像图生产方法， 其特征在于， 步骤d中， 所述对航空拍摄影像进行定向处理， 具体包括： 内定向步骤： 建立影像扫描坐标与像点坐标之间的转换关系， 求取转换参数； 相对定向步骤： 对影像进行特征点提取和匹配， 解算相邻影像之间的相对关系； 绝对定向步骤： 结合免相控技术得到原始。

5、影像的绝对三维坐标， 解算得到影像的绝对 外方位元素， 将其纳入到大地坐标系统中。 5.如权利要求1-4任意一项所述的基于激光雷达测量的数字真正射影像图生产方法， 其特征在于， 步骤e中， 所述基于步骤b中获取的DSM和经过定向处理的影像获得DOM， 具体包括： 根据步骤d中对航空拍摄影像进行定向处理获得的绝对外方位元素信息， 以及步骤b中 获取的DSM提供的高程信息， 按照原始影像与正射影像之间的关系对原始影像中的像素点 进行逐个正射投影纠正， 镶嵌在一张影像中， 再根据图幅范围裁剪后获得DOM。 6.如权利要求5所述的基于激光雷达测量的数字真正射影像图生产方法， 其特征在于， 所述原始影像。

6、与正射影像之间的关系通过下列式(1)或式(2)来表达： 其中， x,y分别为任意像元P在原始影像中的横、 纵坐标； X,Y分别为x,y正射纠正后的 横、 纵坐标； Z为任意像元P正射纠正后的高程坐标； a1， a2， a3， b1， b2， b3， c1,c2,c3是影像姿 态相关元素， Z0为DSM中任意像元P的高程初值， Xs、 Ys分别为相机焦点的横、 纵坐标， Zs为相 机焦点的高度值。 权利要求书 1/1 页 2 CN 109934782 A 2 基于激光雷达测量的数字真正射影像图生产方法 技术领域 0001 本发明涉及图像处理技术， 具体涉及基于激光雷达测量的数字真正射影像图生产 。

7、方法。 背景技术 0002 数字正射影像图(DOM)， 是对航空像片经扫描处理后， 按逐个像元进行投影差改 正， 再按影像镶嵌， 根据图幅范围剪裁生成的影像图。 DOM以其信息量丰富、 直观、 应用广泛 等特点在城市规划、 土地资源利用和调查以及基础地理信息系统中发挥着越来越大的作 用。 0003 传统技术中的DOM制作方式主要步骤包括对原始航拍影像的定向、 DEM(数字高程 模型)辅助数字微分纠正， 从而生产DOM。 其中， 定向步骤包括内定向、 相对定向和绝对定向。 通过定向步骤， 使得影像的内外方位元素得以固定。 0004 DEM辅助数字微分纠正是由计算机利用DEM将影像划分为很多微小的。

8、区域进行逐 一纠正， 从而消除倾斜误差和投影误差的步骤。 0005 由于DEM模型是地面模型， 无房屋， 树木， 杆塔等地表物体的模型， 原始拍摄的影像 中是包含有房屋， 树木等等地表物体的， 所以DEM模型不是完备的， 反应不出原始影像对应 的完整信息， 尤其高程信息。 而在高程信息不准确的情况下， 通过光学成像方程式解算出的 房屋等位置会偏离实际位置， 也就是说， 在最后生成的正射影像上会出现建筑物， 高植被等 偏离了其真正垂直投影的位置的情况。 即， 最终得到的DOM并不是真正射的。 0006 为了获得真正射的DOM， 通常需要耗费大量的人力来进行手动真正射纠正， 真正射 纠正中最繁琐最。

9、耗时的阶段在于提取DSM(数字地表模型)， 其工作量占据整个流程的90 左右， 并且随着数据量的增加， 此过程需要的时间成倍增加， 效率低下， 同时手动纠正的效 果往往也并不如意。 0007 此外， 在传统技术中的上述DOM生产方式的整个过程需要控制点辅助加以控制， 否 则最终成果精度不可靠， 并且高差大、 植被茂盛的地方容易出现DOM漏洞， 拉花等现象， 那么 就需要预先设置控制点， 则存在操作复杂的问题。 0008 综上， 传统技术中的DOM生产方式具有以下缺陷： 投影容易发生形变， 不能获得真 正射影像图； 需要进行手动正射纠正， 效率低且效果不佳； 需要控制点辅助， 操作复杂。 发明内。

10、容 0009 本发明所要解决的技术问题是： 提供一种基于激光雷达测量的数字真正射影像图 生产方法， 解决传统技术中DOM生产方式存在的投影容易发生形变， 不能获得真正射影像 图， 需要进行手动正射纠正， 效率低且效果不佳， 需要控制点辅助， 操作复杂的问题。 0010 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是： 0011 基于激光雷达测量的数字真正射影像图生产方法， 包括以下步骤： 0012 a.导入激光点云； 说明书 1/4 页 3 CN 109934782 A 3 0013 b.对激光点云进行处理获得DSM； 0014 c.导入航空拍摄影像； 0015 d.对航空拍摄影像进行定向处理； 0。

11、016 e.基于步骤b中获取的DSM和经过定向处理的影像获得DOM。 0017 作为进一步优化， 步骤a中， 所述导入激光点云包括： 导入通过激光雷达测量获取 的激光点云文件并解析出激光点云数据。 0018 作为进一步优化， 步骤b中， 所述对激光点云进行处理获得DSM包括： 根据DSM的精 度需求， 对激光点云数据进行采样和/或插值处理， 生成均匀分布的激光点云， 提取所述均 匀分布的激光点云中各个点的位置信息， 按照DSM要求的文件格式存储， 从而获得DSM。 0019 作为进一步优化， 步骤d中， 所述对航空拍摄影像进行定向处理， 具体包括： 0020 内定向步骤： 建立影像扫描坐标与像。

12、点坐标之间的转换关系， 求取转换参数； 0021 相对定向步骤： 对影像进行特征点提取和匹配， 解算相邻影像之间的相对关系； 0022 绝对定向步骤： 结合免相控技术得到原始影像的绝对三维坐标， 解算得到影像的 绝对外方位元素， 将其纳入到大地坐标系统中。 0023 作为进一步优化， 步骤e中， 所述基于步骤b中获取的DSM和经过定向处理的影像获 得DOM， 具体包括： 0024 根据步骤d中对航空拍摄影像进行定向处理获得的绝对外方位元素信息， 以及步 骤b中获取的DSM提供的高程信息， 按照原始影像与正射影像之间的关系对原始影像中的像 素点进行逐个正射投影纠正， 镶嵌在一张影像中， 再根据图。

13、幅范围裁剪后获得DOM。 0025 作为进一步优化， 所述原始影像与正射影像之间的关系通过下列式(1)或式(2)来 表达： 0026 0027 0028 其中， x,y分别为任意像元P在原始影像中的横、 纵坐标； X,Y分别为x,y正射纠正后 的横、 纵坐标； Z为任意像元P正射纠正后的高程坐标； a1， a2， a3， b1， b2， b3， c1,c2,c3是影像 姿态相关元素， Z0为DSM中任意像元P的高程初值， Xs、 Ys分别为相机焦点的横、 纵坐标， Zs为 相机焦点的高度值。 0029 本发明的有益效果是： 0030 (1)精确度高： 由于激光点云本身的高精度， 使生成的DSM。

14、精度高， 无需事先控制点 干预， 即可得到高精度的DOM。 0031 (2)投影无形变： 生产的DOM无投影变形， 真正的实现真正射， 尤其在建筑物， 高植 被等地物起伏明显的环境下效果明显。 0032 (3)效率高： 由于不用通过影像的成像模型进行解算和匹配， 利用激光点云本身三 维点的特征生成DSM， 生成DSM主要工作量在采样(插值)上， 整个过程所需时间大大减少。 说明书 2/4 页 4 CN 109934782 A 4 附图说明 0033 图1为本发明基于激光雷达测量的数字真正射影像图生产方法流程图。 具体实施方式 0034 本发明旨在提供一种基于激光雷达测量的数字真正射影像图生产方。

15、法， 解决传统 技术中DOM生产方式存在的投影容易发生形变， 不能获得真正射影像图， 需要进行手动正射 纠正， 效率低且效果不佳， 需要控制点辅助， 操作复杂的问题。 0035 激光雷达测量是通过位置， 距离， 角度等观测数据直接获取对象表面点三维坐标， 实现地表信息提取， 从根本上避免了投影(从三维到二维)带来的信息损失， 极大的提高了 成果的精度。 并且， 其对天气的依赖性小， 不易受阴影和太阳角度的影响。 本发明就是巧妙 地利用了激光雷达点云数据的高精度， 直接是三维点的特点， 快速提取DSM， 从而快速的完 成DOM的生产， 在避免了传统影像的投影变形的同时， 大大提高了DOM的精度。。

16、 0036 在具体实现上， 参见图1， 本发明中的基于激光雷达测量的数字真正射影像图生产 方法， 包括以下步骤： 0037 S1.导入激光点云； 0038 本步骤中， 导入通过激光雷达测量获取的激光点云文件并解析出激光点云数据。 0039 S2.对激光点云进行处理获得DSM； 0040 本步骤中， 根据DSM的精度需求， 对激光点云进行采样和(或)插值处理。 因为激光 点云分布不均匀， 在有些地方点云密度高， 有些地方点云密度低。 所以在点云密度低的地方 需要进行插值处理， 在点云密度高的地方， 需要进行采样处理。 目的是得到分布基本均匀的 激光点云。 根据需求， 选取均匀分布的激光点云的各个。

17、点的位置信息， 去除其它不必要的信 息， 存储为相应的DSM文件格式。 0041 S3.导入航空拍摄影像； 0042 本步骤中， 导入航空拍摄的原始影像图。 0043 S4.对航空拍摄影像进行定向处理； 0044 本步骤中， 定向处理是为了确定影像的内外方位元素， 其包括： 内定向步骤、 相对 定向步骤和绝对定向步骤； 0045 内定向步骤： 建立影像扫描坐标与像点坐标之间的转换关系， 求取转换参数； 0046 相对定向步骤： 对影像进行特征点提取和匹配， 解算相邻影像之间的相对关系； 0047 绝对定向步骤： 结合免相控技术得到原始影像的绝对三维坐标， 解算得到影像的 绝对外方位元素， 将其。

18、纳入到大地坐标系统中。 0048 S5.基于步骤b中获取的DSM和经过定向处理的影像获得DOM。 0049 本步骤中， 根据步骤d中对航空拍摄影像进行定向处理获得的绝对外方位元素信 息， 以及步骤b中获取的DSM提供的高程信息， 按照原始影像与正射影像之间的关系对原始 影像中的像素点进行逐个正射投影纠正， 镶嵌在一张影像中， 再根据图幅范围裁剪后获得 DOM。 0050 其中， 所述原始影像与正射影像之间的关系通过下列式(1)或式(2)来表达： 说明书 3/4 页 5 CN 109934782 A 5 0051 0052 0053 其中， x,y分别为任意像元P在原始影像中的横、 纵坐标； X,Y分别为x,y正射纠正后 的横、 纵坐标； Z为任意像元P正射纠正后的高程坐标； a1， a2， a3， b1， b2， b3， c1,c2,c3是影像 姿态相关元素， Z0为DSM中任意像元P的高程初值， Xs、 Ys分别为相机焦点的横、 纵坐标， Zs为 相机焦点的高度值。 0054 通过实践证明， 利用本发明中的基于激光雷达测量的数字真正射影像图生产方法 所生产出来的DOM图像与真实地物匹配良好， 精度高， 而且不存在密林漏洞和扭曲/拉花的 现象。 说明书 4/4 页 6 CN 109934782 A 6 图1 说明书附图 1/1 页 7 CN 109934782 A 7 。