结合球心投影与线特征的点云与全景影像配准

发布时间:2018-07-14 13:08
【摘要】:当前国内外针对车载移动测量系统采集的点云数据和影像数据的配准优化问题多从硬件角度着手展开。即在配准优化前严格标定相机镜头,获得精确的相机内方位元素,在系统静止状态下使用激光扫描仪扫描标靶,使用相机拍摄标靶,利用摄影中心、标靶像点、标靶点云这三者共线的原理以及系统各部件间空间转换关系迭代优化配准参数。这些配准方法对外界目标合作标定物依赖性强、对相机内方位元素精度要求高,配准计算繁琐。本文提出了一种利用车载移动测量系统自身所采集的点云数据线特征和经形变纠正后全景影像数据线特征进行配准优化的方法。该方法不依赖外部检校设施,也不依赖相机内方位元素。首先对点云数据进行预处理。即使用与各站点云数据对应的GPS坐标参数,把点云由大地坐标系坐标转换为站心坐标系坐标,这一过程本文称作站心化。随后使用与各站点云数据对应的惯性导航系统参数,调整站心坐标系下点云的姿态,这一过程本文称为姿态矫正。在对点云数据进行预处理后,对全景影像指定区域形变进行纠正。本文采用球心投影纠正全景影像目标区域形变。球心投影等效于从球心发出的光束透过球面照射在与球面相切的平面上所成的像。除了具有方位投影的一般性质外,该投影的最大特性是保持直线特征的几何属性,即三维空间中的直线经球心投影后仍然是直线。经过球心投影处理后,全景影像指定区域形变即得到纠正。在形变纠正完成后,提取影像当中的线特征,并拟合线特征直线方程参数。提取点云当中的直线并投影到全景影影像,使数据维度降低。这样就可以使用像素思想处理点云。再使用球心投影将全景影像上的二维点云进一步投影到对应的全景影像子块,获得点云直线在该子块上的投影坐标初值。使用本文提出的直线方程与点云投影坐标初值匹配算法,将两者进行匹配。最后以线特征方程为约束条件,点云投影坐标初值为观测值,利用条件平差计算配准误差改正量,将配准误差改正量加入点云投影坐标初值,从而实现车载激光点云与全景影像的配准优化。
[Abstract]:At present, the registration optimization of point cloud data and image data collected by vehicle mobile measurement system at home and abroad is mostly carried out from the point of view of hardware. That is, the camera lens is strictly calibrated before registration and optimization, and the precise interior orientation elements of the camera are obtained. In the static state of the system, the laser scanner is used to scan the target, the camera is used to shoot the target, the photography center and the target image point are used. The collinear principle of target point cloud and the iterative optimization of registration parameters among the components of the system. These registration methods are highly dependent on the external object calibration and require high precision of the camera's interior azimuth elements, and the registration calculation is tedious. In this paper, a method of registration optimization based on point cloud data line features collected by vehicle mobile measurement system and panoramic image data line features corrected by deformation is proposed. The method does not depend on external calibration facilities, nor does it depend on the camera's internal azimuth elements. Firstly, the point cloud data is preprocessed. Even using the GPS coordinate parameters corresponding to the cloud data of each station, the point cloud is transformed from the geodetic coordinate system to the geodetic coordinate system. This process is called geodetic centroidization. Then the inertial navigation system parameters corresponding to the cloud data of each station are used to adjust the attitude of the point cloud in the center coordinate system. This process is called attitude correction in this paper. After preprocessing the point cloud data, the deformation of the designated area of panoramic image is corrected. In this paper, the spherical center projection is used to correct the deformation of the target area of panoramic image. The center projection is equivalent to the image of a beam of light emitted from the center of the sphere shining through the sphere on a plane tangent to the sphere. In addition to the general properties of azimuth projection, the greatest feature of the projection is to maintain the geometric properties of the linear feature, that is, the straight line in three-dimensional space is still a straight line after it is projected by the center of the sphere. After the spherical center projection, the deformation of the designated area of the panoramic image is corrected. After the deformation correction is completed, the line features in the image are extracted and the linear equation parameters are fitted. The line in the point cloud is extracted and projected to the panoramic image, which reduces the dimension of the data. In this way, you can use the pixel idea to deal with the point cloud. Then the 2-D point cloud on the panoramic image is projected to the corresponding panoramic image block by spherical projection, and the initial values of the projection coordinates of the point cloud line on the sub-block are obtained. Using the initial value matching algorithm of the linear equation and the point cloud projection coordinates, the two methods are used to match the linear equation and the point cloud projection coordinate. Finally, the line characteristic equation is taken as the constraint condition, the initial value of the point cloud projection coordinate is taken as the observation value, the registration error correction is calculated by using conditional adjustment, and the registration error correction is added to the initial value of the point cloud projection coordinate. In order to achieve vehicle laser point cloud and panoramic image registration optimization.
【学位授予单位】:中国地质大学(北京)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:P235

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 李海亮;邓非;李刚;;摄影测量激光点云空洞修补[J];测绘科学;2010年05期

2 高恩阳;郑昊鸿;;点云数据滤波方法综述[J];科技资讯;2012年33期

3 龚书林;;三维激光点云处理软件的若干关键技术[J];测绘通报;2014年06期

4 赵强;彭国华;王锋;;点云精简的一种方法[J];西南民族大学学报(自然科学版);2006年05期

5 李德江;张延波;于曼竹;姜丽丽;曲雪光;;基于扫描模式的点云修复技术研究[J];测绘与空间地理信息;2011年06期

6 蔡来良;李儒;;点云数据处理算法与实现初步研究[J];测绘通报;2012年S1期

7 詹庆明;张海涛;喻亮;;古建筑激光点云-模型多层次一体化数据模型[J];地理信息世界;2010年04期

8 曾敬文;朱照荣;丁锐;;基于立方体网格的数据点云约简和体积计算方法[J];测绘科学;2008年06期

9 杨欣;姚海燕;;平面点云边界参数识别[J];中国西部科技;2009年27期

10 孙瑞;张彩霞;;点云数据压缩算法综述[J];科技信息;2010年32期

相关会议论文 前10条

1 李文涛;韦群;杨海龙;;基于图像的点云生成和预处理[A];2011年全国通信安全学术会议论文集[C];2011年

2 蔡来良;李儒;;点云数据处理算法与实现初步研究[A];第四届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2012年

3 马国庆;陶萍萍;杨周旺;;点云空间曲线的微分信息计算及匹配方法[A];第四届全国几何设计与计算学术会议论文集[C];2009年

4 江倩殷;刘忠途;李熙莹;;一种有效的点云精简算法[A];第十五届全国图象图形学学术会议论文集[C];2010年

5 解辉;张爱武;孟宪刚;;机载激光点云快速绘制方法[A];第二十五届全国空间探测学术研讨会摘要集[C];2012年

6 张欣;武志强;刘嵩;;虚拟全景图系统关键技术研究与实现[A];'2010系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2010年

7 李振华;刘养科;李波;;一种基于球面投影模型的全景图快速生成算法[A];第四届和谐人机环境联合学术会议论文集[C];2008年

8 孙敏;董娜;余京蕾;郑晖;;一种可量测立体全景的构建方法[A];第四届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2012年

9 葛诚;贾云得;刘鹏;彭启民;;基于多域分析和全局优化的鲁棒全景图拼接[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第一届学术会议论文集[C];2005年

10 夏倩;陈孝威;;基于局部熵差的全景图实现技术研究[A];第三届和谐人机环境联合学术会议(HHME2007)论文集[C];2007年

相关重要报纸文章 前10条

1 谢菲;苏通大桥全景图引发著作权争议[N];中国新闻出版报;2007年

2 记者 盛利;成都科技“全景图”年底亮相[N];科技日报;2009年

3 记者 缪琴;“高科技成都全景图”启动服务[N];成都日报;2010年

4 ;2009年A股市场走势全景图[N];上海证券报;2010年

5 刘云德 吉林大学珠海学院;深圳人口变迁的全景图[N];中国人口报;2014年

6 孙冬梅 海豚传媒编辑四部;用全景图给孩子一个色彩斑斓的旅行梦[N];新华书目报;2014年

7 本报记者 牛春梅 实习记者 徐颢哲;史上最早北京全景图片首次亮相[N];北京日报;2014年

8 河南 EVAer;全景图片轻松做[N];电脑报;2003年

9 实习生 陈仁杰;网络门牌全景图工程启动[N];科技日报;2007年

10 本报记者 缪琴;网上建平台 让科技资源流通起来[N];成都日报;2009年

相关博士学位论文 前10条

1 龚珍;地面三维激光扫描点云场景重建方法研究[D];中国地质大学;2017年

2 彭检贵;融合点云与高分辨率影像的城区道路提取与表面重建研究[D];武汉大学;2012年

3 刘涌;基于连续序列自动快速拼接的全方位三维测量技术研究[D];西南交通大学;2013年

4 赖祖龙;基于LiDAR点云与影像的海岸线提取和地物分类研究[D];武汉大学;2013年

5 王瑞岩;计算机视觉中相机标定及点云配准技术研究[D];西安电子科技大学;2015年

6 段敏燕;机载激光雷达点云电力线三维重建方法研究[D];武汉大学;2015年

7 李艳红;车载移动测量系统数据配准与分类识别关键技术研究[D];武汉大学;2014年

8 崔婷婷;结合车载点云和全景影像的建筑物立面重建[D];武汉大学;2015年

9 戴玉成;基于UAV倾斜影像匹配点云的城市建筑物信息提取方法研究[D];中国科学院大学(中国科学院遥感与数字地球研究所);2017年

10 韩峰;基于点云信息的既有铁路状态检测与评估技术研究[D];西南交通大学;2015年

相关硕士学位论文 前10条

1 孙小兵;基于特征的点云配准与拼接技术研究[D];天津大学;2016年

2 龚硕然;基于Delaunay三角剖分的点云三维网格重构[D];河北大学;2015年

3 杨红粉;频域技术应用于点云配准研究[D];北京建筑大学;2015年

4 段红娟;点云图像交互式曲线骨架提取技术及其应用[D];西南交通大学;2015年

5 张永恒;散乱点云数据配准方法研究[D];长安大学;2015年

6 吴爱;面向特征拟合的点云简化方法研究[D];中国地质大学(北京);2015年

7 薛广顺;基于立体视觉的牛体点云获取方法研究与实现[D];西北农林科技大学;2015年

8 胡诚;精度约束下地表LiDAR点云抽稀方法研究[D];西南交通大学;2015年

9 余明;三维离散点云数据处理技术研究[D];南京理工大学;2015年

10 陈星宇;基于三维彩色点云的地形分类方法研究[D];南京理工大学;2015年



本文编号:2121748

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/benkebiyelunwen/2121748.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户2d7d7***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com