[发明专利]一种基于场景航拍图及稀疏点云的正射影像快速生成方法

说明书

本发明涉及图像处理和环境建模仿真技术领域，提供了一种基于场景航拍图及稀疏点云的正射影像快速生成方法。该正射影像快速生成方法包括：利用航拍图生成稀疏点云和相机位姿；摆正相机点云与稀疏点云并得到初步映射图；对初步映射图分块并找到每块对应的原始点云和航拍图；找到分块映射图最适合的航拍图并进行纹理映射；将分块映射结果合并得到正射影像。本发明通过航拍图进行正射影像的生成，无需购买专业设备，局限性大幅减少且更加经济实用；仅利用稀疏点云即可完成正射影像的生成，无需生成稠密点云和三维网格，有效地缩短了时间；在保证了图像的分辨率的同时，对后续的其他应用如智慧城市、三维重建等提供了技术支撑。

技术领域

本发明涉及图像处理和环境建模仿真技术领域，尤其涉及一种基于场景航拍图及稀疏点云的正射影像快速生成方法。

背景技术

基于航拍图进行自动化场景建模，形成高分辨率的场景模型是诸多领域的重要需求。其中，正射影像作为建模最终输出产品之一，是具有正射投影性质的遥感影像，可用于制作各种影像地图和量测等。如何在相机条件及建模时间有限的情况下，生成更高清和更精准的正射影像是面向各类应用的关键。

目前正射影像制作主要采用专用设备来进行，如制作平坦地面的中心投影式航空像片，可用光学机械型纠正仪；制作起伏较大的航空或航天摄影像片，可用正射投影装置，如各种光学机械型微分纠正仪和数控解析正射投影仪。但是专用设备成本高，且在与其他数据源数据进行融合时，由于数据源的不统一，还需要进一步进行目标匹配、对应矫正等步骤，后续步骤复杂且费时。

近年来，无人机及无人机机载相机的快速发展，使得基于航拍图的各类应用都有了迅速进步，如场景三维建模。多数现有的三维建模软件也可进行正射影像生成，主要是通过航拍图进行三维场景重建后再进一步生成正射影像。但是三维场景重建步骤繁杂，包括基于航拍图进行稀疏点云生成、稀疏点云生成稠密点云、稠密点云三角网格化生成网格模型、场景纹理贴图生成场景模型、基于场景模型进一步生成正射影像等步骤，不仅有许多冗余步骤，且稠密点云生成及场景网格化等步骤耗时较长，同时，由于其正射影像是在三维模型的基础上映射的，因此当模型在部分纹理较为单一的位置上存在孔洞时，也会导致正射影像存在孔洞。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于场景航拍图及其稀疏点云的正射影像快速生成方法，以解决现有技术中无法利用航拍图尽可能快速完整的生成场景正射影像的问题。

本发明提供了一种基于场景航拍图及稀疏点云的正射影像快速生成方法，包括：

S1利用航拍图生成稀疏点云和相机位姿；

S2摆正相机点云与稀疏点云并得到初步映射图；

S3对所述初步映射图分块并找到每块对应的原始点云和航拍图；

S4找到分块映射图最适合的航拍图并进行纹理映射；

S5将分块映射结果合并得到正射影像。

进一步地，所述S1包括：

S11准备待处理航拍图；

S12利用SfM(Structure from motion)算法，进行空三解算得到相机的位姿和场景稀疏点云。

进一步地，所述S2包括：

S21利用相机位姿拟合相机平面并进行旋转矩阵计算；

S22利用旋转矩阵摆正稀疏点云，映射稀疏点云至同一平面，得到初步映射图。

进一步地，所述S21包括：

S211读取SfM算法得到的相机位置坐标，每个坐标为三维空间的一个相机点，对所有的相机点进行最小二乘法拟合平面，获得相机平面方程，相机平面方程的形式为z＝ax+by+c；