本文關(guān)鍵詞：基于機(jī)載LiDAR點(diǎn)云的真正射影像生成方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：數(shù)字正射影像(DOM)是一種基礎(chǔ)的地理信息數(shù)據(jù),具有豐富的紋理和幾何地圖屬性。由于DOM是基于不包含建筑物、植被等地物信息的數(shù)字高程模型(DEM)進(jìn)行的正射糾正,因而DOM中建筑物傾斜遮擋現(xiàn)象并未得到校正。特別是在建筑物密集的城市地區(qū),建筑物傾斜遮擋現(xiàn)象尤為嚴(yán)重,以至于DOM失去地理參考價(jià)值,不足以作為地圖使用。真正射影像(TDOM)是在上述背景下提出來的一種更高級(jí)的正射影像產(chǎn)品。TDOM是基于數(shù)字表面模型(DSM)進(jìn)行的正射糾正,DSM不僅包含了地形,也包含了建筑物等地物模型,因此TDOM中建筑物被糾正到了正確的位置,并通過遮蔽區(qū)域的檢測(cè)和填補(bǔ)實(shí)現(xiàn)被遮擋區(qū)域紋理的修復(fù)。傳統(tǒng)攝影測(cè)量方法生成的數(shù)字表面模型不但生產(chǎn)周期長、成本高,且精度不高,不能滿足真正射糾正過程中遮蔽區(qū)域檢測(cè)的要求；而機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)(LiDAR)能夠快速獲取測(cè)區(qū)高精度三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù),為DSM的生成提供了優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)源。生成真正射影像的關(guān)鍵在于優(yōu)質(zhì)數(shù)字表面模型的生成和建筑物遮蔽區(qū)域的檢測(cè)。本文的研究目的即為通過機(jī)載激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理自動(dòng)獲取DSM,并基于DSM對(duì)航拍原始影像進(jìn)行正射糾正和遮蔽區(qū)域檢測(cè),然后結(jié)合相鄰影像上的紋理信息填補(bǔ)建筑物遮蔽區(qū)域,從而生成真正射影像,主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：1)基于激光雷達(dá)點(diǎn)云生成數(shù)字高程模型數(shù)字表面模型可以看成是數(shù)字高程模型和數(shù)字建筑物模型(DBM)的組合。對(duì)于數(shù)字高程模型,提出了一種漸進(jìn)不規(guī)則三角網(wǎng)加密濾波算法,通過點(diǎn)計(jì)算點(diǎn)到初始不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)的距離判斷屬于地面的激光點(diǎn),然后利用新的地面點(diǎn)集重新建立TIN,并再次判斷屬于地面的激光點(diǎn),以此迭代直到不再有新點(diǎn)加入地面點(diǎn)為止。該算法解決了城市地區(qū)不連續(xù)地面點(diǎn)云的提取,并通過地面點(diǎn)云的Delaunay三角剖分,實(shí)現(xiàn)了數(shù)字高程模型的生成。2)基于激光雷達(dá)點(diǎn)云生成數(shù)字建筑物模型基于激光雷達(dá)點(diǎn)云生成DBM需要分別兩步進(jìn)行：一是將建筑物點(diǎn)云從原始激光點(diǎn)云中分離出來,二是將建筑物點(diǎn)云生成數(shù)字建筑物模型。對(duì)于建筑物點(diǎn)云的分離,提出了一種基于三維霍夫變換的建筑物屋頂點(diǎn)云提取算法,建筑物屋頂點(diǎn)云近似分布于同一平面內(nèi),利用三維霍夫變換可提取三維空間的特征面,屬于同一特征面的激光點(diǎn)云即為屋頂點(diǎn)云。對(duì)于數(shù)字建筑物模型的提取,研究了基于激光點(diǎn)云的不變矩生成數(shù)字建筑物模型的方法,從而避免了由點(diǎn)云盲目性和不均勻性引起的數(shù)字建筑物模型的“鋸齒”現(xiàn)象。3)基于數(shù)字表面模型的遮蔽區(qū)域檢測(cè)遮蔽區(qū)域檢測(cè)是生成真正射影像的重要環(huán)節(jié),通過對(duì)現(xiàn)有遮蔽區(qū)域檢測(cè)方法的探討和分析,本文提出了一種基于區(qū)域約束的z-buffer遮蔽區(qū)域算法,將檢測(cè)區(qū)域約束在建筑物相關(guān)區(qū)域內(nèi),從而節(jié)省了大量不必要的計(jì)算,提高了檢測(cè)效率。z-buffer算法是基于距離進(jìn)行遮蔽區(qū)域檢測(cè)的,在一條從攝影中心發(fā)出的虛擬光線上,距離鏡頭最近的地物點(diǎn)遮擋離鏡頭較遠(yuǎn)的地面點(diǎn)。4)建筑物遮蔽區(qū)域填充本文詳細(xì)論述了一種基于最小成像角的填充紋理選擇方法,采用與遮蔽區(qū)域成像角最小的相鄰影像上的紋理對(duì)遮蔽區(qū)域進(jìn)行修補(bǔ)。將成像角作為用于修補(bǔ)主影像遮蔽區(qū)域的副影像質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),成像角越小,越接近正射,修補(bǔ)效果也最好�；诩す饫走_(dá)獲取的點(diǎn)云和影像數(shù)據(jù),運(yùn)用本文提出的方法進(jìn)行了真正射影像生成實(shí)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)了單幅規(guī)則建筑物影像的真正射糾正。但是,現(xiàn)實(shí)中建筑物樣式千差萬別,如何提高真正射影像生成方法的普適性仍然需要大量而深入的研究。
【關(guān)鍵詞】：激光雷達(dá) 真正射影像 遮蔽區(qū)域檢測(cè) 數(shù)字表面模型 激光點(diǎn)云
【學(xué)位授予單位】：中國工程物理研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN957.52
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 研究的意義和背景9-10
• 1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀10-11
• 1.3 基于LiDAR點(diǎn)云的真正射影像生成流程11-12
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容和章節(jié)安排12-14
• 第二章 航空攝影測(cè)量基礎(chǔ)理論和機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)14-31
• 2.1 攝影測(cè)量解析基礎(chǔ)14-19
• 2.1.1 航空攝影測(cè)量常用坐標(biāo)系14-15
• 2.1.2 內(nèi)方位元素15-17
• 2.1.3 外方位元素17-18
• 2.1.4 像平面坐標(biāo)系與物方空間坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系18-19
• 2.2 機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)19-25
• 2.2.1 激光雷達(dá)系統(tǒng)組成19-21
• 2.2.2 激光掃描儀21-22
• 2.2.3 GPS定位系統(tǒng)22-24
• 2.2.4 IMU姿態(tài)測(cè)量技術(shù)24-25
• 2.3 激光點(diǎn)云解算25-31
• 2.3.1 機(jī)載激光雷達(dá)對(duì)地定位原理25
• 2.3.2 坐標(biāo)系統(tǒng)25-27
• 2.3.3 解算激光雷達(dá)點(diǎn)云的數(shù)學(xué)模型27-31
• 第三章 數(shù)字表面模型生成31-47
• 3.1 數(shù)字表面模型31-32
• 3.2 點(diǎn)云濾波與分類32-38
• 3.2.1 點(diǎn)云濾波32-34
• 3.2.2 漸進(jìn)不規(guī)則三角網(wǎng)加密濾波算法34-35
• 3.2.3 建筑物點(diǎn)云的分類35-36
• 3.2.4 基于霍夫變換的建筑物屋頂點(diǎn)云提取36-38
• 3.3 基于地面點(diǎn)云生成數(shù)字高程模型38-40
• 3.3.1 地形的規(guī)則三角網(wǎng)格(TIN)38-39
• 3.3.2 地形的規(guī)則網(wǎng)格(Grid)39-40
• 3.4 基于建筑物點(diǎn)云生成數(shù)字建筑物模型40-43
• 3.4.1 矩形平頂和矩形人字形建筑物模型參數(shù)40-41
• 3.4.2 用不變矩方法提取建筑物模型參數(shù)41-43
• 3.5 實(shí)驗(yàn)43-47
• 3.5.1 實(shí)驗(yàn)一：提取地面點(diǎn)云和建筑物屋頂點(diǎn)云44-45
• 3.5.2 實(shí)驗(yàn)二：生成數(shù)字高程模型45
• 3.5.3 實(shí)驗(yàn)三：生成建筑物模型45-46
• 3.5.4 實(shí)驗(yàn)四：生成數(shù)字表面模型46-47
• 第四章 真正射影像生成47-63
• 4.1 真正射影像47-51
• 4.1.1 傳統(tǒng)正射影像與真正射影像47
• 4.1.2 建筑物高差位移47-48
• 4.1.3 真正射糾正基本流程48-49
• 4.1.4 數(shù)字微分糾正49-51
• 4.2 基于數(shù)字表面模型的遮蔽區(qū)域檢測(cè)51-56
• 4.2.1 建筑物重影現(xiàn)象51-52
• 4.2.2 遮蔽區(qū)域檢測(cè)原理52-53
• 4.2.3 遮蔽區(qū)域檢測(cè)方法53-55
• 4.2.4 基于區(qū)域約束的z-buffer算法55-56
• 4.3 遮蔽區(qū)域填充56-58
• 4.3.1 影像重疊度56-57
• 4.3.1 遮蔽區(qū)域填充方法57-58
• 4.4 實(shí)驗(yàn)58-63
• 第五章 總結(jié)與展望63-65
• 5.1 總結(jié)63-64
• 5.2 進(jìn)一步工作和展望64-65
• 致謝65-66
• 參考文獻(xiàn)66-69
• 附錄69
• A 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文69
• B 參加學(xué)術(shù)活動(dòng)69

【參考文獻(xiàn)】

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 江萬壽;航空影像多視匹配與規(guī)則建筑物自動(dòng)提取方法研究[D];武漢大學(xué);2004年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 楊鵬;基于機(jī)載LiDAR點(diǎn)云數(shù)據(jù)的建筑物提取與建模研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：基于機(jī)載LiDAR點(diǎn)云的真正射影像生成方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：289653