航空扫描激光雷达与航空摄影测量信息融合中的多尺度配准方法

LiDAR可以快速准确获取目标表面密集的三维坐标，而航空摄影包含了丰富的语义信息，二者融合处理将弥补双方的诸多局限，其联合立体测量正是目前航空测量的前沿和热点。但二者配准的研究缺失阻碍了其联合测量的实用化进程。目前，国际上 "LiDAR点云+航空影像"的配准研究还集中面向城市建筑场景，操作也多以人工为主。本申请针对"扩展配准适用的场景类型"和"提高配准的自动化程度"的研究目标，提出"多尺度策略下综合使用多配准元"的技术路线，主要研究内容是：i)多尺度策略下基于广义点的配准研究，将配准从基于直线扩展到基于任意3D自然曲线; ii) 多尺度策略下基于局部不变性特征的配准研究，从机器视觉概念探求自动匹配的可行性；iii) 地面控制设计和布局优化。本申请获得的成果可望为LiDAR数据与航空影像半自动化配准提供新的解决方法，为国家正在起步的"LiDAR与航空摄影联合测量"提供有力的技术支撑。

本项目将多尺度配准方法应用于机载扫描激光雷达与航空摄影测量的信息融合中。完成的研究工作主要包括：针对机载扫描激光雷达数据（LiDAR点云）和航空影像数据建立了多尺度空间和尺度参数传递机制；完成了不同尺度空间下LiDAR点云和影像中点、线、面等配准元的提取及城市环境下建筑物和道路的配准；最后通过敦煌地区实际飞行数据，验证了提出的配准方法的有效性。.研究的意义在于三个方面：一是拓展配准场景。除了面向城市复杂建筑场景，进一步考察了具有道路、植被、山系、水系等人工/自然景观的场景；二是改进自动化程度，通过正规化角特征，实现了“点云+影像”同名角特征自动匹配。三是研究多尺度配准。这不仅是实现配准自动化的技术需求，也是 GIS 数据库更新的应用需求：不同时相、不同传感源的数据具有不同尺度。