[发明专利]用于航空测量的混合LiDAR成像装置

说明书

用于航空测量的混合LiDAR成像装置。本发明涉及一种被配置用于航空测量的混合LiDAR成像装置10，其包括适于生成正射影像数据的相机布置11和LiDAR装置12，其中，总曝光区域由相机布置提供，其具有至少60mm的横向长度(25)，并且所述LiDAR装置具有轴向地沿地面观看标称LiDAR轴13的纵向长度15和基本上正交于所述标称LiDAR轴13的侧向长度16，其中，所述纵向长度15大于所述侧向长度16。

技术领域

本发明涉及根据权利要求1所述的被配置用于航空(aerial)测量的混合LiDAR成像装置。

背景技术

空中测量(即，基于卫星的测量和借助于由飞机、直升机、UAV或气球承载的专用测量装置进行的基于航空的测量)可以提供关于从地面不可见的许多事物的信息，其中，与卫星图像技术相比，航空测量通常具有更好的分辨率、质量、以及大气条件。

航空摄影被用于许多不同的应用领域，例如，制图，特别是在摄影测量、土地测量、导航系统、城市规划和建筑、考古学、地理设计、应急管理、游戏或增强现实应用、智能交通系统、物业管理、监测植被和地面覆盖等。

垂直照片通常被用于创建正射影像或者称为正射影像图。正射影像是经几何校正(“正射校正”)的航空照片或图像，使得比例均匀，即，照片与地图一样没有失真。因此，举例来说，与未校正航空照片不同，正射影像可以被用于测量真实距离，因为它是地球表面的精确表示，例如，已针对地形起伏、镜头失真、以及相机倾斜进行了调整。换句话说，正射影像是几何上被“校正”的照片或图像，以表示从无限远距离一直往下看到最低点拍摄的照片或图像。具体来说，去除了视角并考虑了地形的变化，其中，通常根据图像的特定部分所需的视角和地形校正，将多个几何变换应用于该图像。

举例来说，正射影像通常在地理信息系统(GIS)中用作“地图准确的”背景图像，例如，用于创建图像与已知真实世界坐标对齐或“配准”的地图。

经正射矫正的图像与“橡胶片状”矫正不同，因为后者可以准确地定位每个图像上的多个点，但是“拉伸”其间的区域，使得标尺跨图像可能不均匀。

典型地讲，将数字高程模型(DEM)用作投影基础来创建准确正射影像，其中，校正了由于相机/传感器与地面上的不同点之间的变化距离而导致的图像失真。

将正射影像和/或卫星图像叠加到数字高程模型上可以进一步用于模拟3D景观。典型地讲，这样的数字3D表面模型以各种细节水平(LOD)和抽象以及多种分辨率生成。

高分辨率纹理和GIS就绪(GIS：地理信息系统)3D模型通常从立体图像和/或立体视图生成。在第一步骤中，基于以图像为基础的点匹配，利用半全局匹配算法(SGM)或类似技术生成点云。使用专业软件从这些点云中提取3D模型，例如，基于附加输入，诸如建筑物足迹或来自多光谱相机的数据。例如，具有多光谱能力的Leica ADS100允许生成归一化差异植被指数图像(NDVI图像)以消除植被，从而提高点云内物体的识别率，例如，通过几何或语义分类。

通过从点云创建网格，也可以实现景观和城市区域的3D表示，该点云通过LiDAR扫描和/或通过利用SGM或类似技术从立体图像提取而生成。

即使对于非常密集的重叠(密集匹配)，由成像生成的点云也通常显示出有效点提取不够好的问题区域。例如，对于具有低照明条件的遮挡处和峡谷、对于展现增加噪声的阴影区域、对于非常不均匀的区域(诸如植被)、以及对于非常均匀的表面(诸如水)而言，情况就是如此。这降低了准确度，并且例如可能导致错误的自动特征提取和/或错误的自动特征建模。具体来说，可能会出现诸如边缘融化、彩色边缘、和/或错误地面高度建模的问题。

来自LiDAR数据的点云通常没有这样的问题，因为LiDAR扫描较少依赖于照明或阴影效果。