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对大多机载激光雷达系统而言,都配有数字相机,可以在获取LIDAR点云数据的同时获得光学影像数据。光学图像的摄影测量与基于激光测距的激光雷达具有一定的互补性。为获得精度高、密度大、整体性好的地表三维数据,针对二者的优缺点,本题将激光雷达数据和基于摄影测量技术的光学图像联合起来,旨在来提高地表三维信息精度。 研究内容主要包括四部分:1)LIDAR数据与同步获取的光学影像联合处理方法探索。2)基于激光三维点云影像同名点匹配。3)多数据源系统联合平差模型的建立、简化及求解。4)LIDAR数据的应用实验及结果验证。 论文首先通过对LIDAR实际数据进行处理,详细了解了其数据格式。以此基础上,确立了LIDAR数据与同步获取的光学影像联合处理流程及方法。 之后,在LIDAR飞行系统同步获取影像的辅助下,对两影像前方交会所得三维点云以及基于同一场景的·LIDAR点云数据(.1as数据)进行了ICP匹配,得到优化后的影像外方位元素。实验结果表明,经ICP匹配后,两影像前方交会所得三维点云坐标在X、Y、Z方向上都以超过一个数量级的程度趋近实际激光点云坐标系统。 然后,基于优化后的影像外方位元素,联合LIDAR点云以及同步获取的影像,进行了同名点匹配。实验结果表明,通过联合二者可减小像元搜索范围,加快匹配速度,提高激光雷达点云匹配精度。 因实际测量数据受多种因素综合影响,不利于对某种误差影响因素独立研究。因此,论文同时建立了LIDAR模拟系统,既可解决数据来源问题,又可不受限制的改变系统参数进行研究。系统包括三个部分,外方位元素模拟、激光点云模拟以及影像模拟。 通过模拟系统获得LIDAR点云与光学图像等数据,建立了多源数据方程组,以及最小二乘求解。经联合平差得到优化后的航迹瞬时位置和角元素。然后,将此航迹瞬时位置以及角元素输入到激光点云扫描系统中,模拟得到了优化的激光点三维坐标。 实验表明,通过将机载LIDAR模拟系统的点云数据与光学图像联合起来可优化影像外方位元素,减小像元搜索范围,提高同名点匹配精度与速度,进一步通过联合平差,提高地表三维信息精度。