[发明专利]基于最邻近曲面的非刚性几何配准方法

权利要求书

1.一种基于最邻近曲面的非刚性几何配准方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1)对光学影像进行影像匹配、自由网平差，将二维影像转化为三维稀疏点云。

步骤2)选取不少于3个粗略同名点，进行粗略空间相似变换，近似将两种数据统一到同一坐标框架下。

步骤3)对每一个影像三维点，查找其在激光点云中最邻近的n个点，并根据该n个最邻近点构建最邻近曲面；曲面方程如下：

A_iX²+B_iY²+C_iZ²+D_iXY+E_iXZ+F_iYZ+G_iX+H_iY+IZ+J_i＝0

求解出参数A_i,B_i,C_i,D_i,E_i,F_i,G_i,H_i,I_i,J_i，i＝1,2…N，N为影像三维点个数，式中X,Y,Z为三维激光点坐标，A,B,C,D,E,F,G,H,I,J为拟合参数；

步骤4)列每个影像三维点对应的像点误差方程和影像三维点偏离最邻近曲面的误差方程，方程形式如下：

最小二乘：

式中：

a₁₁＝A/I,a₂₂＝B/I,a₃₃＝C/I,a₁₂＝D/I,a₁₃＝E/I,a₂₃＝F/I,a₁₄＝G/I,

a₂₄＝H/I,a₄₄＝J/I。

P_I为像点观测的权，P_S为影像三维点偏离二次曲面的虚拟观测的权，其中

采用非线性最小二乘迭代算法求解影像三维点坐标X_A，Y_A，Z_A，影像外方位元素X_S，Y_S，Z_S，a₁,a₂,a₃,b₁,b₂,b₃,c₁,c₂,c₃，相机参数f，x₀，y₀，k₁,k₂,k₃,p₁,p₂；

步骤5)当影像三维点偏离最邻近曲面足够小并且相邻两次迭代配准参数变化足够小时配准结束，否则重复步骤3到步骤5。

2.根据权利要求1所述的基于最邻近曲面的非刚性几何配准方法，其特征在于：所述的P_I为像点观测的权，P_S为影像三维点偏离二次曲面的虚拟观测的权的确定原则是：

1)像点观测的初始权为单位权方差，点方差，像点方差取决于影像匹配的精度，所以用像点匹配方差代替像点观测方差，选像点观测值中误差为单位权中误差，可得P_I＝1；

2)最邻近曲面虚拟观测初始权影像三维点与最邻近曲面偏离方差，将初始影像三维点代入公式

计算V_S，并采用式计算其初始值，式中n_S为构建的最邻近曲面的个数；

3)每次平差迭代过程中，分别计算上次平差后P_I∑V^TV与的值，令式中n₁表示像点观测方程的个数，则在每次平差迭代中，令则

3.根据权利要求2所述的基于最邻近曲面的非刚性几何配准方法，其特征在于：所述的像点观测值的中误差的初始值为0.5像素。