基于遥感图像指导的地面地图点云增量构建方法及装置

本技术涉及计算机视觉，特别涉及一种基于遥感图像指导的地面地图点云增量构建方法及装置。

背景技术：

1、传统的点云配准主要用于将不同视角或不同时间获取的点云数据进行对齐，点云数据是三维空间中的一组点，通常由激光雷达、深度相机等设备获取，点云配准的目的是将不同点云之间的对应点进行精确匹配，从而实现对齐。

2、相关技术中，对于地图点云增量构建，除了点云数据自身的配准之外，还可以通过全球定位系统提供新增地图点云数据的绝对位置信息，作为增量点云的定位辅助，同时利用惯性导航等相对定位设备提供方向信息，作为增量点云的旋转辅助。

3、然而，相关技术中在恶劣或高速环境下，易造成绝对和相对定位设备间歇性的数据缺失，导致真实环境下的地面地图点云增量构建失败或者误差较大，从而降低点云增量构建的精准性，亟待解决。

技术实现思路

1、本技术提供一种基于遥感图像指导的地面地图点云增量构建方法及装置，以解决相关技术中在恶劣或高速环境下，易造成绝对和相对定位设备间歇性的数据缺失，导致真实环境下的地面地图点云增量构建失败或者误差较大，从而降低点云增量构建的精准性的问题。

2、本技术第一方面实施例提供一种基于遥感图像指导的地面地图点云增量构建方法，包括以下步骤：获取目标地面地图的点云数据及所述目标地面地图的遥感图像，采集预设时间内具有时序信息的目标局部点云数据；提取所述目标局部点云数据的至少一个特征，并根据所述至少一个特征获得至少一个特征向量，将所述至少一个特征向量进行拟合，得到拟合结果，根据所述拟合结果获得目标局部点云的相对采集路径；基于所述相对采集路径，将所述遥感图像的第一特征和所述目标局部点云的第二特征进行交叉优化，得到交叉优化结果，并根据所述交叉优化结果获得相对路径系数和交叉路径，将所述相对路径系数和所述交叉路径进行加权处理，获得增量点云采集路径；基于所述增量点云采集路径，对所述遥感图像进行局部重投影，得到投影结果，并基于所述投影结果生成所述局部点云配准的初始位姿，且将所述初始位姿进行优化，得到优化结果，以根据所述优化结果构建具有时序信息的点云局部位姿关系；将所述点云局部位姿关系与所述目标局部点云数据进行几何空间变换，得到变换结果，并根据所述变换结果更新所述目标地面地图的点云数据，以得到更新后的目标地面地图点云增量。

3、可选地，在本技术的一个实施例中，所述提取所述目标局部点云数据的至少一个特征，并根据所述至少一个特征获得至少一个特征向量，将所述至少一个特征向量进行拟合，得到拟合结果，根据所述拟合结果获得目标局部点云的相对采集路径包括：提取所述目标局部点云数据的至少一个特征，并根据所述目标局部点云数据的至少一个特征获得至少一个特征向量；基于mlp(multilayer perceptron，多层感知机)，对所述至少一个特征向量进行变换，获得至少一个矩阵参数；将所述时序信息与所述至少一个矩阵参数进行串联，获得基于所述时序信息拟合的所述相对采集路径。

4、可选地，在本技术的一个实施例中，所述基于所述相对采集路径，将所述遥感图像的第一特征和所述目标局部点云的第二特征进行交叉优化，得到交叉优化结果，并根据所述交叉优化结果获得相对路径系数和交叉路径，将所述相对路径系数和所述交叉路径进行加权处理，获得增量点云采集路径包括：提取所述遥感图像的至少一个特征，并根据所述遥感图像的至少一个特征获得至少一个遥感特征向量；对目标地面地图的点云数据进行局部特征提取，获得至少一个点云特征向量；将所述至少一个遥感特征向量和所述至少一个点云特征向量进行扩张并复制，以与所述至少一个特征向量串联，获得至少一个特征矩阵；

5、基于多层感知机mlp，对所述至少一个特征矩阵进行转换，获得至少一个矩阵参数与相对路径系数和交叉路径；将所述相对路径系数及所述交叉路径进行加权叠加，获得所述优化后的增量点云采集路径。

6、可选地，在本技术的一个实施例中，所述基于所述增量点云采集路径，对所述遥感图像进行局部重投影，得到投影结果，并基于所述投影结果生成所述局部点云配准的初始位姿，且将所述初始位姿进行优化，得到优化结果，以根据所述优化结果构建具有时序信息的点云局部位姿关系包括：将所述遥感图像中对应点进行预设块遥感图像截取，得到至少一个遥感图像块，将所述至少一个遥感图像块进行投影转换，获得遥感图像块对应的至少一个投影地面点云；利用所述至少一个投影地面点云和所述目标局部点云构建局部几何变换的方程组，利用所述投影地面点云和所述目标局部点云之间的目标点的三维空间坐标，求解所述方程组，得到求解结果；基于所述求解结果，将所述目标地面地图点云组合成为增量点云整体，通过旋转矩阵和平移向量序列获得几何转换关系，生成点云局部位姿。

7、可选地，在本技术的一个实施例中，所述将所述点云局部位姿关系与所述目标局部点云数据进行几何空间变换，得到变换结果，并根据所述变换结果更新所述目标地面地图的点云数据，以得到更新后的目标地面地图点云增量包括：基于所述旋转矩阵和所述平移向量，对所述目标局部点云进行所述几何空间变换，得到所述变换结果，并将所述变换结果拼接至目标地面地图点云模型上，得到所述更新后的目标地面地图点云增量。

8、本技术第二方面实施例提供一种基于遥感图像指导的地面地图点云增量构建装置，包括：获取模块，用于获取目标地面地图的点云数据及所述目标地面地图的遥感图像，采集预设时间内具有时序信息的目标局部点云数据；确定模块，用于提取所述目标局部点云数据的至少一个特征，并根据所述至少一个特征获得至少一个特征向量，将所述至少一个特征向量进行拟合，得到拟合结果，根据所述拟合结果获得目标局部点云的相对采集路径；第一处理模块，用于基于所述相对采集路径，将所述遥感图像的第一特征和所述目标局部点云的第二特征进行交叉优化，得到交叉优化结果，并根据所述交叉优化结果获得相对路径系数和交叉路径，将所述相对路径系数和所述交叉路径进行加权处理，获得增量点云采集路径；第二处理模块，用于基于所述增量点云采集路径，对所述遥感图像进行局部重投影，得到投影结果，并基于所述投影结果生成所述局部点云配准的初始位姿，且将所述初始位姿进行优化，得到优化结果，以根据所述优化结果构建具有时序信息的点云局部位姿关系；更新模块，用于将所述点云局部位姿关系与所述目标局部点云数据进行几何空间变换，得到变换结果，并根据所述变换结果更新所述目标地面地图的点云数据，以得到更新后的目标地面地图点云增量。

9、可选地，在本技术的一个实施例中，所述确定模块包括：第一提取单元，用于提取所述目标局部点云数据的至少一个特征，并根据所述目标局部点云数据的至少一个特征获得至少一个特征向量；第一获取单元，用于基于多层感知机mlp，对所述至少一个特征向量进行变换，获得至少一个矩阵参数；第一确定单元，用于将所述时序信息与所述至少一个矩阵参数进行串联，获得基于所述时序信息拟合的所述相对采集路径。

10、可选地，在本技术的一个实施例中，所述第一处理模块包括：第二提取单元，用于提取所述遥感图像的至少一个特征，并根据所述遥感图像的至少一个特征获得至少一个遥感特征向量；第二获取单元，用于对目标地面地图的点云数据进行局部特征提取，获得至少一个点云特征向量；第一处理单元，用于将所述至少一个遥感特征向量和所述至少一个点云特征向量进行扩张并复制，以与所述至少一个特征向量串联，获得至少一个特征矩阵；第三获取单元，用于基于多层感知机mlp，对所述至少一个特征矩阵进行转换，获得至少一个矩阵参数与相对路径系数和交叉路径；第四获取单元，用于将所述相对路径系数及所述交叉路径进行加权叠加，获得所述优化后的增量点云采集路径。

11、可选地，在本技术的一个实施例中，所述第二处理模块包括：第二处理单元，用于将所述遥感图像中对应点进行预设块遥感图像截取，得到至少一个遥感图像块，将所述至少一个遥感图像块进行投影转换，获得遥感图像块对应的至少一个投影地面点云；第三处理单元，用于利用所述至少一个投影地面点云和所述目标局部点云构建局部几何变换的方程组，利用所述投影地面点云和所述目标局部点云之间的目标点的三维空间坐标，求解所述方程组，得到求解结果；生成单元，用于基于所述求解结果，将所述目标地面地图点云组合成为增量点云整体，通过旋转矩阵和平移向量序列获得几何转换关系，生成点云局部位姿。

12、可选地，在本技术的一个实施例中，所述更新模块包括：第二确定单元，用于基于所述旋转矩阵和所述平移向量，对所述目标局部点云进行所述几何空间变换，得到所述变换结果，并将所述变换结果拼接至目标地面地图点云模型上，得到所述更新后的目标地面地图点云增量。

13、本技术第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的基于遥感图像指导的地面地图点云增量构建方法。

14、本技术第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的基于遥感图像指导的地面地图点云增量构建方法。

15、本技术实施例可以获取目标地面地图的点云数据及对应的遥感图像，采集一定时间内具有时序信息的目标局部点云数据，并提取目标局部点云数据的特征，以获得特征向量并拟合，根据拟合结果获得目标局部点云的相对采集路径，从而将遥感图像的特征和目标局部点云的特征进行交叉优化，并根据交叉优化结果获得相对路径系数和交叉路径，以进行加权处理，进而对遥感图像进行局部重投影，基于投影结果生成局部点云配准的初始位姿，且将初始位姿进行优化，根据优化结果构建具有时序信息的点云局部位姿关系，将目标局部点云数据进行几何空间变换，以得到更新后的目标地面地图点云增量，从而有效的减少真实环境下的地面地图点云增量构建的误差，提升点云增量构建的精准性。由此，解决了相关技术中在恶劣或高速环境下，易造成绝对和相对定位设备间歇性的数据缺失，导致真实环境下的地面地图点云增量构建失败或者误差较大，从而降低点云增量构建的精准性的问题。

16、本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。