《基於地面LiDAR輔助的單幅影像近景三維量測模型研究》是依託中國礦業大學，由王永波擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於地面LiDAR輔助的單幅影像近景三維量測模型研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王永波
- 依託單位：中國礦業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對LiDAR與攝影測量在數據獲取平台、數據採集方式等方面存在相似性，在採樣精度、數據直觀性等方面存在互補特性的特點，本研究旨在為實現基於點雲輔助的單影像近景三維量測提供理論基礎，研究內容包括LiDAR點雲與影像數據的精確配準、點雲輔助下單幅影像立體量測模型的建立、三維表面模型數據保真度量化指標體系的建立等三個方面，重點解決基於點雲輔助的單幅影像數字攝影測量立體量測模型的建立方法、三維表面模型數據保真度的量化分析與表達等兩個關鍵技術問題，通過本研究，將有效地解決LiDAR與攝影測量各自在三維數據採集過程中所表現出的邊界特徵定位精度無法得到保證、同名點誤匹配所導致的特徵點三維坐標提取存在偏差等問題，實現LiDAR與攝影測量的優勢互補，在三維數據的採樣精度、數據現勢性等方面提供保證，實現快速、全面、真實、準確地表達地理空間的目的，項目研究成果對推進全球的數位化進程有非常重要的理論與現實意義。
結題摘要
在系統查新國內外有關地面LiDAR點雲數據處理、有關基於影像的三維數據採集等方面的最新研究成果的基礎之上，針對基於地面LiDAR輔助的單幅影像近景三維量測模型的建立中所涉及的關鍵科學問題，圍繞基於點雲的點狀/線狀/面狀特徵提取、影像匹配、點雲與影像的高精度配準等三個方面著手開展項目的研究工作，具體的工作可以概括為如下八個方面：（1）基於曲率極值與最小生成樹的地面LiDAR點雲特徵提取；（2）基於線性特徵約束的相鄰測站LiDAR點雲配準；（3）局部單應約束的高精度圖像自動配準；（4）基於SIFT的寬基線立體影像密集匹配；（5）基於單位四元數描述的LiDAR點雲配準；（6）基於對偶四元數的LiDAR點雲配準；（7）基於單位四元數描述的單像空間後方交會。需要指出的是，本次研究中引入了四元數來實現空間相似變換的表達，基於單位/對偶四元數分別實現了剛體變換與共線方程的表達，並基於此實現了無初值情況下的點雲配準、單像空間後方交會以及光束法約束平差。實現了不同測站數據之間、不同數據源之間的無縫融合，為數據的優勢互補提供了良好的理論基礎。 項目的實施與開展取得了良好的研究成果，至目前為止，研究成果分別發表於《測繪學報》、《武漢大學學報•信息科學版》、《中國礦業大學學報》、《中國圖象圖形學報》、《IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters》等刊物。不僅如此，經過項目的理論研究及其實踐經驗，項目組成員的科研能力得到了較好的培養和提高，並於項目執行期間先後獲得了5項國家自然科學基金項目的資助，其中，面上項目3項，青年基金項目2項。此外，在項目執行期間，項目組成員1人獲得博士學位，1人獲得碩士學位，1人通過學校考核並成功獲得直接攻讀博士的資格。 綜上，項目的研究取得了良好的人才培養效果與豐富的研究成果，極大地鍛鍊了項目組成員獨立從事科研的基本能力，取得了預期效果。
