的方向為Z軸正方向，構建載體三 維空間坐標系，再按如下步驟操作：
[0027] 步驟1、在全景影像以及點云數據中選擇多對同名特征點，計算出全景相機與POS 系統之間精確相對位置及姿態，獲取全景相機在載體坐標系下的位置（XPan。，YPan。，ZpaJ及 姿態（YawPan。，PitchPan。，RollpalJ，其具體操作為：
[0028] 1. 1、第i幀全景影像數據，在該幀全景影像上選擇4個特征點，同時在點云數據中 找到對應的同名特征點，獲取其同名特征點的三維坐標和全景影像坐標。
[0029] 1.2、根據共線方程原理，可以列出包含全景相機姿態位置和姿態參數的方程組， 根據最小二乘原理，以全景相機在系統中位置和姿態參數的設計值為初值，迭代求解出平 差后全景相機在載體坐標系下的位置和姿態參數。
[0030] 步驟2、根據全景相機在載體坐標系下的位置和姿態參數，以及單張全景影像采集 時刻的載體的位置姿態參數，計算單張全景影像在絕對坐標系下的位置和姿態，如第i張 全景影像的絕對位置和姿態為（^/'1?'2/'}^廣，八_^廣,/?〇//廣），然后計算兩幀全景 影像之間的空間距離值L，設定進行自動著色時的單幀著色范圍。對點云進行分段，獲取每 一段點云PointCloudJt應的全景影像Panop其具體為：
[0031] 2. 1、一方面由系統組成結構可知，全景相機在載體坐標系下的位置姿態參數為固 定，而全景影像每一張均有在絕對坐標系下的位置和姿態，另一方面，由測繪基礎知識可 知，位置和姿態參數可以構建從一個坐標系至另一個坐標系的轉換關系，通過全景相機在 載體坐標系下的位置姿態參數可以構建從載體坐標系到全景相機坐標系的轉換關系，可以 通過偏移操作和旋轉操作完成轉換，偏移量為（XPan。，YPan。，ZpaJ及旋轉矩陣為Rp()S_pan。，其中Rpm-pan。是由姿態參數（YawPaM，PitchPan。，RollpaJ構建的旋轉矩陣。
[0032] 同理可知，全景影像獲取時刻的載體的位置姿態參數表示從絕對坐標系轉換至當 前時刻載體坐標系的轉換關系，有偏移量)及旋轉矩陣及,~，其中為三 個姿態參數廣）構建的旋轉矩陣。
[0033] 根據上述內容，可以獲取絕對坐標系至第i張全景影像獲取時刻的轉換關系，按 照公式①和②，有偏移量廣），旋轉矩陣7?廣。
【主權項】
1. 為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是；提出一種基于車載激光測量系統數 據采集特點及原理的彩色點云生產方法，首先，使用車載=維激光測量系統進行采集數據， 采集數據過程在車輛行駛中進行，S維激光掃描儀用于獲取點云數據，GI^S導航儀與慣性制 導系統構成的POS系統用于獲取姿態位置信息；定義車載=維激光測量系統中的POS系統 中屯、點為坐標系原點，車輛行駛的方向為Y軸正方向，垂直向上的方向為Z軸正方向，構建 載體S維空間坐標系，其特征在于，再按如下步驟操作： 步驟1、在全景影像W及點云數據中選擇多對同名特征點，計算出全景相機與POS系統 之間精確相對位置及姿態，獲取全景相機在載體坐標系下的位置狂P。。。，Yp。。。，Zp。。。）及姿態 (YaWpaim'PitchpanD'Rollp孤。)； 步驟2、根據全景相機在載體坐標系下的位置和姿態參數，W及單張全景影像采集時刻 的載體的位置姿態參數化fk平k，Z,"。，raw,"。，AYcA,"。，巧"。），計算單張全景影像在絕對坐 標系下的位置和姿態，然后計算兩帖全景影像之間的空間距離值以設定進行自動著色時的 單帖著色范圍。對點云進行分段，獲取每一段點云化intCloudi對應的全景影像Pan〇i。 步驟3、根據點云數據化intCloudi與全景影像數據Panoi的匹配關系，使用全景影像 對點云逐段進行自動著色； 步驟4、將點云數據與全景影像數據進行疊加顯示，檢查車輛轉彎路段及GI^S信號較差 路段點云與全景配準情況，采用手動微調或者選點精確配準的方式，調整此時的全景相機 的位置及姿態參數，調整至精確配準狀態，著色當前帖全景影像所在區域； 步驟5、檢查存在遮擋情況的建筑物地物著色情況，選擇當前著色偏差區域點云數據，W及正確對應的全景影像，根據點云數據與全景影像的匹配關系，對選中的點云數據進行 著色。
2. 根據權利要求1所述的一種車載激光移動測量系統彩色點云生成方法，其特征在 于；步驟1中所述的在全景影像及點云數據上選取同名特征點，對應于在每一張全景影像 上選取時，應至少選擇3同名特征點，每一對同名特征點通過共線方程原理可W列出2個方 程，求解全景相機在載體坐標系下的位置姿態共6個參數。
3. 根據權利要求1所述的一種車載激光移動測量系統彩色點云生成方法，其特征在 于；步驟2中所述根據全景相機在載體坐標系下的位置和姿態，W及單帖全景影像采集時 刻載體的位置和姿態，可W通過坐標轉換計算出單帖全景影像在絕對坐標系下的位置和姿 態。兩帖全景影像之間的空間距離以通過每帖全景影像的位置信息可W計算出。點云數據 進行采集時，按照掃描圈進行存儲，根據距離以對點云數據進行分段，分段的原則包括；第 一，每一段中點云數據化intCloudi所包含的所有相鄰圈之間的距離之和為L。第二，對每 一帖全景影像Pan〇i，滿足其對應的每一段點云數據化intCloudi中的=維坐標點在全景 影像上找到正確對應像素最多。
4. 根據權利要求1所述的一種車載激光移動測量系統彩色點云生成方法，其特征在 于；步驟3中所述的將根據點云數據化intCloudi與全景影像數據Panoi的匹配關系，計算 出點云數據中點P在全景影像上的像素P，從而將像素P的RGB值賦給點P，使得點P具有 光譜信息值，使用全景影像對點云逐段進行自動著色，生成彩色點云。
5. 根據權利要求1所述的一種車載激光移動測量系統彩色點云生成方法，其特征在 于；步驟4中所述的將點云數據與全景數據進行疊加顯示，點云數據和全景數據具有統一 的坐標參考，通過將觀察位置設定在全景影像采集時的全景相機中屯、所在的位置，360度視 角查看點云數據及全景數據，稱為全景視角，對比同名地物，判斷點云數據與全景數據的匹 配效果。在轉彎處或者GI^S信號較差路段，會導致定位和姿態存在較大誤差，從而影響點云 全景的配準效果，此時可W通過采用方法步驟一中的同名特征點選取或者在全景視角下手 動微調修改此時的位置姿態參數，完成配準，然后根據微調修正后的參數對當前帖全景影 像對應的點云分段數據進行著色。
6.根據權利要求1所述的一種車載激光移動測量系統彩色點云生成方法，其特征在 于；步驟5中所述的檢查存在遮擋情況的建筑物地物，在點云數據中對建筑物上點P，其通 過點云數據和所對應的全景影像的匹配關系，可W其在對應的全景影像上的像素值為其他 地物，導致著色偏差。通過選擇著色偏差的區域內的點云，然后在全景視角下，查看相鄰帖 全景影像，選擇無遮擋情況的全景影像，然后對選中的點云進行著色。
【專利摘要】本發明涉及一種車載激光移動測量系統彩色點云生產方法，操作步驟為：使用車載移動測量系統獲取點云數據和全景影像數據，在全景影像上和點云中選擇多對同名特征，計算全景相機在載體坐標系下的外參數，根據全景相機在載體坐標系下的外參數和全景影像獲取時的載體坐標系位置和姿態，獲取每張全景影像的外參數，根據全景影像之間的距離，將點云分段，并將每段點云與全景影像進行對應，根據全景的數據和全景影像之間的關系，逐段為點云著色，然后檢查GPS信號不好或者轉彎處配準效果，調整姿態參數，重新著色，以及檢查遮擋照成的著色偏差，選擇著色偏差點云及正確對應的全景影像進行著色。本方法具有自動化程度高、快速高效的優點。
【IPC分類】G06T15-80, G01B11-24
【公開號】CN104794743
【申請號】CN201510205651
【發明人】危遲
【申請人】武漢海達數云技術有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月27日