類柱面文物對(duì)象正射影像生成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及攝影測(cè)量和激光雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及類柱面文物對(duì)象正射影像生 成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 數(shù)字正射影像具有色彩真實(shí)、信息量豐富、精度高、可量測(cè)、無(wú)投影變形等特點(diǎn)，在 城市、地形=維重建、文化遺產(chǎn)數(shù)字化保護(hù)等領(lǐng)域占據(jù)重要地位。目前，正射影像圖按照承 載平臺(tái)和被攝對(duì)象，可W分為基于航天航空攝影、機(jī)載LiDAR系統(tǒng)的地面和城市正射影像、 基于車載LiDAR系統(tǒng)、站載LiDAR系統(tǒng)、近景攝影測(cè)量系統(tǒng)的對(duì)象立面正射影像，由于對(duì)象 都是平面或者類平面物體，該些正射影像的基準(zhǔn)面都是W平面為主。隨著各個(gè)領(lǐng)域研究的 不斷深入，尤其是文化遺產(chǎn)數(shù)字化保護(hù)領(lǐng)域，對(duì)于柱面或類似柱面對(duì)象正射影像的需求越 來(lái)越多，比如古建筑有紋理的柱子、石窟的拱券頂、館藏文物的柱腿等圓柱或類圓柱對(duì)象， 該類對(duì)象更希望得到基于柱面而非平面基準(zhǔn)面的真正射影像，更有利于存檔、量測(cè)、可視化 等等相關(guān)研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明設(shè)計(jì)開發(fā)了類柱面文物對(duì)象正射影像生成方法。其不僅能快速準(zhǔn)確的生成 形狀為柱形或大致呈柱形的物體的正射影像，而且解決柱形或似柱形點(diǎn)云生成正射影像時(shí) 出現(xiàn)的雙度重疊、拼接縫隙等一系列問題，生成一幅全柱面、精度高的柱面展開平面化正射 影像。
[0004] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：
[0005] 類柱面文物對(duì)象正射影像生成方法，包括：
[0006] 步驟一、采集待測(cè)對(duì)象的點(diǎn)云，拍攝待測(cè)對(duì)象的外周面不同部分的近景影像，其中 待測(cè)對(duì)象的形狀為圓柱形或大致呈圓柱形；
[0007] 步驟二、將采集的點(diǎn)云進(jìn)行柱面擬合，得到柱面基準(zhǔn)面，對(duì)柱面基準(zhǔn)面進(jìn)行格網(wǎng)劃 分，通過格網(wǎng)點(diǎn)內(nèi)插點(diǎn)云，得到柱面規(guī)則格網(wǎng)點(diǎn)云；
[000引步驟=、在每幅近景影像上選取多個(gè)影像控制點(diǎn)，在柱面規(guī)則格網(wǎng)點(diǎn)云上選取出 每個(gè)影像控制點(diǎn)的同名點(diǎn)，根據(jù)影像控制點(diǎn)的坐標(biāo)值和影像控制點(diǎn)的同名點(diǎn)的坐標(biāo)值，得 到每幅近景影像姿態(tài)角和每幅近景影像的攝影中屯、點(diǎn)；
[0009] 步驟四、定義位于每幅近景影像上的多個(gè)影像控制點(diǎn)的重屯、處的點(diǎn)為重屯、點(diǎn)，確 定每幅近景影像上的多個(gè)影像控制點(diǎn)的重屯、點(diǎn)的坐標(biāo)值，利用姿態(tài)角和攝影中屯、，將每幅 近景影像上的重屯、點(diǎn)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為與柱面規(guī)則格網(wǎng)點(diǎn)云的坐標(biāo)系相同的坐標(biāo)系；依據(jù)重 屯、點(diǎn)和攝影中屯、點(diǎn)，確定每幅近景影像在柱面規(guī)則格網(wǎng)點(diǎn)云上的對(duì)應(yīng)范圍；
[0010] 步驟五、根據(jù)近景影像在柱面規(guī)則格網(wǎng)點(diǎn)云上的對(duì)應(yīng)范圍，確定多幅影像在柱面 規(guī)則格網(wǎng)點(diǎn)云中的位置，生成多幅待測(cè)對(duì)象的局部的正射影像；
[0011] 步驟走、將待測(cè)對(duì)象的局部的多幅正射影像拼接成一幅待測(cè)對(duì)象的整體的正射影 像。
[0012] 優(yōu)選的是，所述的正射影像生成方法中，還包括：
[0013] 步驟六、將部分圖像相同的兩幅正射影像作為一圖像組，提取每組圖像組中兩幅 正射影像中圖像相同的區(qū)域，每組圖像組中W其中一幅正射影像為標(biāo)準(zhǔn)圖，將另一幅正射 影像中與標(biāo)準(zhǔn)圖中圖像相同的區(qū)域中的每個(gè)點(diǎn)的顏色信息替換成該點(diǎn)在標(biāo)準(zhǔn)圖中同名點(diǎn) 的顏色信息。
[0014] 優(yōu)選的是，所述的正射影像生成方法中，所述步驟六中包括：
[0015] I、將部分圖像相同的兩幅正射影像作為一圖像組，提取每組圖像組中兩幅正射影 像中圖像相同的區(qū)域，每組圖像組中W其中一幅正射影像為標(biāo)準(zhǔn)圖，利用Harris算法和尺 度不變特征轉(zhuǎn)換算法，確定另一幅正射影像上的每個(gè)點(diǎn)在標(biāo)準(zhǔn)圖像的上的同名點(diǎn)；
[0016] II、每組圖像組中，分別在兩幅近景影像的圖像相同的區(qū)域上構(gòu)建狄洛巧S角網(wǎng)， 確定每組圖像中兩幅近景影像上的狄洛巧=角網(wǎng)之間的仿射變換參數(shù)；
[0017] III、每個(gè)狄洛巧S角網(wǎng)中的每個(gè)S角形外接一矩形，W每個(gè)S角形的外接矩形為 范圍，確定近景影像上位于狄洛巧S角網(wǎng)格中的點(diǎn)；
[001引 IV、每組圖像組中，依據(jù)仿射變換參數(shù)，W標(biāo)準(zhǔn)圖為基礎(chǔ)，將另一幅中位于狄洛巧 S角網(wǎng)格中的點(diǎn)的顏色信息替換成該點(diǎn)在標(biāo)準(zhǔn)圖中的同名點(diǎn)的顏色信息。
[0019] 優(yōu)選的是，所述的正射影像生成方法中，還包括：
[0020] 步驟八、依據(jù)柱面方程，將待測(cè)對(duì)象的整體的正射影像轉(zhuǎn)換為平面整體正射影像。
[0021] 優(yōu)選的是，所述的正射影像生成方法中，所述步驟一中，拍攝待測(cè)對(duì)象的外周面的 不同部分的近景影像，每幅近景影像至少與一幅該待測(cè)對(duì)象的近景影像有部分圖像相同。
[0022] 優(yōu)選的是，所述的正射影像生成方法中，所述步驟=中包括：
[0023] S1、在每幅近景影像上選取多個(gè)影像控制點(diǎn)，在柱面規(guī)則格網(wǎng)點(diǎn)云上選取與每個(gè) 影像控制點(diǎn)在柱面規(guī)則格網(wǎng)點(diǎn)云上的同名點(diǎn)；
[0024] S3、基于羅德里格矩陣和重屯、化的空間相似變換，根據(jù)影像控制點(diǎn)的坐標(biāo)值和影 像控制點(diǎn)的同名點(diǎn)的坐標(biāo)值，得到每幅近景影像的姿態(tài)角和每幅近景影像的攝影中屯、點(diǎn)。
[0025] 優(yōu)選的是，所述的正射影像生成方法中，所述步驟=中，還包括：
[0026] S2、利用共線方程確定每個(gè)影像控制點(diǎn)在柱面規(guī)則格網(wǎng)點(diǎn)云上的同名點(diǎn)在近景影 像上的坐標(biāo)值，將每個(gè)影像控制點(diǎn)在柱面規(guī)則格網(wǎng)點(diǎn)云上的同名點(diǎn)在近景影像上的坐標(biāo)值 與該影像控制點(diǎn)的坐標(biāo)值比對(duì)，若該影像控制點(diǎn)與該影像控制點(diǎn)在柱面規(guī)則格網(wǎng)點(diǎn)云上的 同名點(diǎn)在近景影像上的位置之間的直線距離小于1mm，則進(jìn)行S3,若直線距離大于或等于 1mm，則重新選該取影像控制點(diǎn)在柱面規(guī)則格網(wǎng)點(diǎn)云上同名點(diǎn)。
[0027] 優(yōu)選的是，所述的正射影像生成方法中，所述步驟四包括：
[002引 （1)、定義位于每幅近景影像上的多個(gè)影像控制點(diǎn)的重屯、處的點(diǎn)為重屯、點(diǎn)，確定每 幅近景影像上的多個(gè)影像控制點(diǎn)的重屯、點(diǎn)的坐標(biāo)值，利用姿態(tài)角和攝影中屯、將每幅近景影 像上的重屯、點(diǎn)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為與柱面規(guī)則格網(wǎng)點(diǎn)云的坐標(biāo)系相同的坐標(biāo)系；
[0029] (2)、查找與每幅近景影像的攝影中屯、點(diǎn)與該幅近景影像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后的重屯、點(diǎn)確 定的空間直線與柱面規(guī)則格網(wǎng)點(diǎn)云的交點(diǎn)距離最近的且位于柱面基準(zhǔn)面的表面的多個(gè)點(diǎn)， 該多個(gè)點(diǎn)中與該幅近景影的像攝影中屯、距離最近的點(diǎn)即為該幅近景影像與柱面基準(zhǔn)面的 鄰近網(wǎng)格點(diǎn)，確定每幅近景影像與柱面規(guī)則格網(wǎng)點(diǎn)云的鄰近網(wǎng)格點(diǎn)，利用鄰近網(wǎng)格點(diǎn)確定 近景影像在柱面規(guī)則格網(wǎng)點(diǎn)云上的對(duì)應(yīng)范圍。
[0030] 優(yōu)選的是，所述的正射影像生成方法中，所述步驟五中，根據(jù)近景影像在柱面規(guī)則 格網(wǎng)點(diǎn)云上的對(duì)應(yīng)范圍，W格網(wǎng)大小為糾正單元，W共線方程為數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用反解法生成 多幅待測(cè)對(duì)象的局部的正射影像。
[0031] 本發(fā)明公開了一種類柱面文物對(duì)象正射影像生成方法。第一、本發(fā)明將柱面基準(zhǔn) 面按水平垂直方向規(guī)則格網(wǎng)劃分平面化，利用規(guī)則格網(wǎng)特性W及最鄰近格網(wǎng)點(diǎn)確定有效 范圍，W格網(wǎng)單元作為糾正單元，利用Harris與SIFT相結(jié)合提高匹配的精度和數(shù)量；第 二、通過本發(fā)明方法進(jìn)行多幅近景影像數(shù)據(jù)展開生成正射影像，準(zhǔn)確找出有效范圍，解決 雙度重疊，不僅大大