车载激光点云与面阵CCD影像数据融合技术

收稿日期: 2012 － 03 － 06 基金项目: 国家科技支撑基金( 2012BAH34B01 ) 作者简介: 赵 坤( 1987 —) ， 男， 山东聊城人， 在读硕士研究生， 研究 方向为车载三维信息获取与应用。
2012 年第 7 期
中州煤炭
总第 199 期
和面阵 CCD 相机 也 分 别 以 系统 设 定 和 定 距 曝 光的 形式来获取路面及道路周边目标物的点云数据和影 像数据。所有的传感器都受控于车载计算机控制系 统; 在数据采集 的 过 程 中， 面 阵 CCD 相 机 被 触 发 曝 光时将 Flash 信号以打标的形式传递给 GPS， 这样系 统 各 传 感 器 就 能 以 UTC ( Coordinated Universal Time) 时间为基准建立统一的时间坐标系。
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在车载激光 扫 描 系统运 行 时， 载体车辆以一定 GPS 获 取 系统 平 台 的 位 置 数据 和 载 体 的速度行驶， IMU 通过输出航向角、 车辆的速度数据， 俯仰角和翻 滚角数据来获取系统平 台 的 姿 态 信息， 通过 GPS 数 据和 IMU 数据的 整 合处 理 就 可 以得 到 系统的 时 间 数据、 位置信息及 姿 态 信息; 与 此 同 时， 激光 扫 描 仪 · 27·
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车载激光点 云与 面 阵 CCD 影 像 数 据 融 合 技术研究
赵
1 2 坤 ， 王留召 ， 鲁
勇
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( 1． 首都师范大学， 北京 100048 ; 2． 中国测绘科学研究院， 北京 100039 ) 摘要: 在车载激光扫描系统中， 面阵 CCD 相 机是 其 影 像 数据 获 取 的 传感器， 用 来 获 取 目标 物 的 颜色纹 理 数 据; 激光扫描仪可以获取目标物表面空间的三维坐标数据， 最终形成三维点云。阐述了一种激光点云数据 与 面阵 CCD 影像数据的融合方法， 实现彩色点云的生成。 关键词: 激光点云; 面阵 CCD; 数据融合; 像素坐标; 彩色点云 中图分类号: TP274． 2 文献标志码: A 文章编号: 1003 － 0506 ( 2012 ) 07 － 0027 － 03
Hale Waihona Puke Baidu
Research on Integration Technology of Vehicleborne Laser Point Clouds and Areaarray CCD Camera
Zhao Kun1 ， Wang Liuzhao2 ， Lu Yong1
( 1 ． Capital Normal University， Beijing 100048 ， China; 2 ． Chinese Academy of Surveying and Mapping， Beijing 100039 ， China) Abstract: The areaarray CCD camera is a digital camera sensor in the vehicleborne laser scanning system which can acquire the image information of the objects; the laser scanner can acquire 3D coordinate data of the objects， and finally forms 3D point cloud of the objects． In this paper， an algorithm which can integrate laser point cloud and areaarray CCD data was proposed to realize the generation of the colorful point cloud． Keywords: laser point cloud; areaarray CCD; data integration; pixel coordinate; colorful point cloud
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车载激光扫描系统简介
系统组成 车载激光扫描系统是一个由多种传感器集合而
成的系统， 包括获 取 系统 平 台 姿 态 信息 的 惯 性 导 航 单元 IMU( Inertial Measurement Unit) 、 获取系统时间 和 系 统 平 台 位 置 信 息 的 GPS ( Global Position System) 、 系统载体( 即车辆) 、 车载 升 降 平 台、 车载 计 算 机控制系统及车载 供 电 系统， 当 然 还 有 作 为 数据 传 感器的获取目标物外部空间三维坐标数据的激光扫 LS ) 和 获 取 目 标 物 影响 纹 理 数 描仪( Laser Scanner， 据的面阵 CCD 相机 1. 2 系统设计
近十几年来， 激光测 量 已 经 成 为 测 量 界 的 一 种 ［14 ］ ， 新型高效的测量技术 激光扫描仪能够主动高效 率地获取目标物表 面 点的 坐 标 信息， 生成密 集 的 三 维坐标数据， 形 成三 维 点 云。 激光点 云 数据 具 有 以 下优点: 获取结果 高 效 迅 速， 数据 分 布均 匀， 对天气 和光线明暗没有 要求， 精 度 统 一， 大 范围 覆 盖， 人为 。但激光点 云 数据 也 存 在 缺 点: 缺 少 颜 色和纹理信息， 判 读 性 差， 不 易 进行 查 询和分 析 等。 误差小等 面阵 CCD 相机是 获 取 目 标 物 表 面 颜 色 纹 理 属 性 和 外部形态的传感器， 可 以 通过 所 获 取 的 目 标 物 外 部 影像来提取目标物 的 外 部形 态 和 颜 色 信息， 是获取 ［6 ］ 目标物纹理信息 的 有 效手 段 。 因 此， 激光点 云 数 据和面阵相机影像数据 之 间 具 有 很 强 的 互补 性 两种数据的融合具有很强的现实意义。