[发明专利]一种实时的数字表面模型生成方法

摘要

本发明提出一种实时的数字表面模型生成方法，以无人机携带相机所拍到的当前帧图像与经SLAM实时输出的当前帧特征点与点云作为输入数据，实时地生成DSM。首先机载相机实时进行地表图像拍摄，并进行实时SLAM处理，得到当前帧的特征点以及构建的地图点云；并对当前帧特征点以及地图点云进行前期预处理；其次生成当前帧的DSM纹理与规则网格；最后分别进行DSM纹理以及规则网格融合。本发明能满足实时性要求，生成速度快、时间复杂度小，内存消耗低，鲁棒性和精度高，拼接效果好。

主权项

1.一种实时的数字表面模型生成方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：机载相机实时进行地表图像拍摄，并进行实时SLAM处理，得到当前帧的特征点以及构建的地图点云；并对当前帧特征点以及地图点云进行前期预处理：根据当前帧中特征点的像素坐标，对当前帧进行二维Delaunay三角分割，得到图像平面的二维三角网格；利用地图点云中三维点与当前帧特征点的投影关系生成世界坐标系中以点云为顶点的三维三角网格，并舍弃三维三角网格高程信息，得到世界坐标系中水平面上的二维三角网格；分别利用几何关系对水平面上二维三角网格中的边缘点和非边缘点进行检测过滤，过滤掉边缘点和非边缘点中的噪点；步骤2：生成当前帧的DSM纹理与规则网格：利用步骤1处理后的当前帧特征点和地图点云，根据图像平面的二维三角网格与水平面上的二维三角网格的映射关系，通过图像平面的二维三角网格将当前帧的图像划分为一系列三角面片，并将划分得到的三角面片投影到水平面上的二维三角网格中，得到当前帧的DSM纹理；用由若干个矩形子网格组成的矩阵主网格覆盖已添加DSM纹理后的水平面上二维三角网格，并根据水平面上二维三角网格中每个顶点在三维三角网格中的高程信息插值得到矩阵主网格中每个顶点的高程信息；步骤3：分别进行DSM纹理以及规则网格融合：步骤3.1：建立当前帧的权值图：对当前帧的水平面上二维三角网格中所有顶点坐标计算算术平均值，得到当前帧的中心坐标，将当前帧的中心处的权值设为255，将当前帧中离中心点最远点的权值设为0，得到权值与距离相关的变化梯度，其他坐标点的权值根据其与中心点的距离以及变化梯度计算得到；步骤3.2：将步骤2得到的每个矩形子网格作为一个地图瓦片，并根据步骤2确定该地图瓦片在世界坐标系下的坐标，同时在该地图瓦片中添加DSM纹理，以及根据步骤3.1建立的权值图，在地图瓦片中添加该瓦片的权值；步骤3.3：对于当前帧的每个地图瓦片，根据该地图瓦片在世界坐标系下的坐标，判断瓦片库中是否存在该地图瓦片，若不存在，则将该地图瓦片存入瓦片库中，若存在，则进一步比较当前帧中该地图瓦片与瓦片库中该地图瓦片的权值，以判断该地图瓦片是否为带有拼接线的地图瓦片，如果是带有拼接线的地图瓦片，则对该地图瓦片进行DSM纹理和网格的裂缝拼接，并用裂缝拼接后的该地图瓦片替换瓦片库中该地图瓦片，如果不是带有拼接线的地图瓦片，则比较当前帧中该地图瓦片与瓦片库中该地图瓦片的权值，如果当前帧中该地图瓦片的权值大于瓦片库中该地图瓦片的权值，则用当前帧中该地图瓦片替换瓦片库中的该地图瓦片。