机载LiDAR DSM深度影像与航空影像配准方法研究

【类型】学位论文

【作者】王明山 

【关键词】 机载LiDAR DSM深度影像 Canny算子 滤波 同名线特征

【摘要】机载LiDAR是最近十几年飞速发展的一种遥感测量技术,被广泛的应用于基础测绘、三维重建、数字城市建设等领域。然而对比传统遥感能够提供丰富的纹理等信息,机载LiDAR点云数据虽然可以表达地物的三维空间信息,但是存在欠缺物体表面纹理和结构等的局限性,因此,研究机载LiDAR与传统遥感数据融合具有一定的理论和应用意义,而融合的前提是进行数据的配准。另一方面,由于不同的影像源均具有各自的局限性,因此基于异源影像配准、融合、三维重建技术已成为遥感领域研究的热点和难点。而目前基于LiDAR数据及传统遥感影像的配准方法主要有三类：基于LiDAR强度影像、基于LiDAR点云数据、基于LiDAR DSM深度影像的配准方法。因受LiDAR强度影像本身不足的影响,基于LiDAR强度影像的配准方法精度较差；基于LiDAR点云数据进行配准虽然精度较高,但其算法较为复杂,因此在配准领域具有应用局限性。而基于LiDAR DSM深度影像的配准方法在异源影像配准领域内具有较强的推广性,因此本文主要针对DSM深度影像和航空影像的配准问题展开研究,具体工作如下：(1)介绍了配准理论及流程,主要包括：配准原理、配准基本问题、配准方法、配准基元的提取及配准变换模型,描述了目前的几种LiDAR与航空影像的配准技术,并阐明了LiDAR DSM深度影像与航空影像配准方法的优势。(2)实验验证了一系列基于LiDAR点云数据的内插深度影像、建筑物边缘检测以及直线特征提取等的完整理论框架,为后续软件开发提供了较为完善的理论基础。(3)在航空影像线特征提取中,引入了传统摄影测量理论中的刺点方法,使得即使航空影像纹理特征不利于建筑物线特征提取时,仍然可以通过人机交互的方式,获取到较为准确的同名直线特征,保证了广义点共线条件方程配准平差解算顺利进行。(4)结合Visual Studio2010软件开发平台,编制了基于广义点共线条件方程的LiDAR DSM深度影像与航空影像配准计算软件。通过所编写程序对同区域LiDAR DSM深度影像和航空影像像对进行配准实验得到了较高的配准精度,验证了软件的正确性。该研究对于航空航天摄影测量、InSAR与航空摄影测量数据的配准,具有较强的参考意义。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】西南交通大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】齐华

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