CN101529201B - 用于匹配不同来源的位置数据的计算机布置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种计算机布置，其具有处理器(11)和存储器(12；13；14；15)，所述存储器存储计算机程序、源自第一来源且包含对象位置数据的对象数据以及源自第二来源的激光样本，所述激光样本包含与所述对象有关的激光样本子集且包含关于每一激光样本的激光样本位置数据。所述处理器(11)将所述对象位置数据与所述激光样本子集的所述激光样本位置数据进行比较，且基于此比较而匹配所述对象位置数据与所述激光样本子集的所述激光样本位置数据，且进而校正所述第一与第二位置数据来源之间的相对位置误差。所述对象可为建筑立面。

Description

用于匹配不同来源的位置数据的计算机布置和方法

技术领域

本发明涉及匹配建筑块立面的位置数据与从经地理定位的移动测绘系统上的激光扫描仪导出的立面位置数据。所述激光扫描仪可为2D旋转式的，但应用领域不限于此。

背景技术

从现有技术已知用于匹配源自如移动测绘系统上的相机等来源的建筑块立面的位置数据与源自如航空图像等其它来源的立面位置数据的系统和方法。同样，以下情况是已知的：检测建筑块立面中的纹理元素且用标准纹理元素替换所述纹理元素，使得这些标准纹理元素中只有少数几个需要被存储在存储器中，从而节省存储器空间。

然而，目前所使用的过程可能需要大量人类互动来做出这两个来源之间的所需相关。手动匹配的速度可为平均2km/h，这总共将引起成千上万个工时的成本来针对一中等城市映射这两个来源。

此外，立面纹理化过程中所使用的映射纹理元素数据需要与3D建筑块数据同步。为了以可接受的质量等级来实现工业过程，所述两个来源之间的最大位置偏差应小于0.5m。然而，与这些单独来源相关联的典型位置准确度不低于1m，这可能会导致匹配过程中不可接受的质量等级。

因此，需要提供一种在匹配来自所述两个不同来源的这些数据时提供较高准确度等级的系统和方法。

发明内容

在其最广义上下文中，本发明涉及一种计算机布置，其包括处理器，所述处理器经布置以与存储器通信，所述存储器存储包括可由所述处理器运行的指令和数据的计算机程序，且存储源自第一来源且包含对象位置数据的对象数据，且存储源自第二来源的激光样本，所述激光样本包含与所述对象有关的激光样本子集且包含关于每一激光样本的激光样本位置数据，所述处理器经布置以在对象位置数据与激光样本子集的激光样本位置数据之间做出比较，且基于此比较而匹配对象位置数据与激光样本子集的激光样本位置数据，进而校正第一与第二位置数据来源之间的相对位置误差。

这提供源自第一来源(例如，航空图片)的对象的位置数据与从第二来源(例如，定位于限于地球的运载工具上的激光扫描仪)获得的激光样本的位置数据的匹配。

在一实施例中，所述对象是建筑立面。

在另一实施例中，本发明涉及这样一种计算机布置，其中存储器还存储包含建筑立面的纹理信息的摄影图片，所述摄影图片源自相对于第二来源具有已知位置的第三来源，且所述处理器经布置以在使用建筑立面位置数据与激光样本子集的激光样本位置数据的匹配的同时，向用第一来源获得的建筑立面提供纹理信息。

因此，如在其最广义上下文中所主张的系统和方法可在使用激光扫描仪数据进行的第一来源与第三来源之间的自动同步或位置匹配(如上文介绍中所提到)过程中使用。在一实施例中，第二和第三来源定位于MMS系统上，且第一来源为航空照片。于是，实际上，MMS图片与从航空照片导出的建筑之间的相对位置误差可被消除或显著减少。

本发明基于以下见识，任何考虑两个不同来源的过程都不真正地需要所述两个来源的绝对准确度。然而，所述系统和方法确实需要较高等级的位置相关，以实现自动化过程。

通过应用根据本发明的系统和方法，人类互动可减少高达95％。

在一实施例中，仅处理一些相关点。因为用来拍摄图片的局部移动测绘系统可具有较高的相对准确度，所以没有必要精确地确定在拍摄图片的每一位置的移位向量：可将此些个别移位向量计算为针对相邻的相关点而处理的移位向量的加权总和。

本发明还涉及一种由此计算机布置执行的方法、一种允许所述计算机布置执行所述方法的计算机程序产品以及一种存储此计算机程序产品的数据载体。

在本发明的另一方面中，本发明涉及一种计算机布置，其包括处理器，所述处理器经布置以与存储器通信，所述存储器存储包括可由所述处理器运行的指令和数据的计算机程序，且存储与多个物理对象有关且包含关于每一激光样本的激光样本位置数据的多个系列的连续激光样本，每一系列的激光样本位于大致垂直于地球的单独平面内，所述处理器经布置以计算一系列连续向量，每一系列的连续向量与一系列激光样本相关联，每一向量在所述系列的连续激光样本中具有位于一激光样本中的开始点和位于下一激光样本中的结束点，且所述处理器经布置以基于连续向量而识别那些对象的至少数个部分的形状。

在此其它方面中，本发明还涉及一种由此计算机布置执行的方法、一种允许所述计算机布置执行所述方法的计算机程序产品以及一种存储此计算机程序产品的数据载体。

附图说明

将参看一些图式来详细阐释本发明，所述图式意在说明本发明而不是限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等效实施例界定。

在图式中：

图1展示具有相机和激光扫描仪的MMS系统；

图2展示位置和定向参数的图；

图3展示可用以执行本发明的计算机布置的图；

图4展示经执行以使3D建筑块纹理化的动作的框图；

图5展示一些建筑块的占地面积的实例；

图6展示图5的占地面积连同MMS系统的轨迹线；

图7展示激光扫描仪的指向建筑立面且以3D透视图表示的输出；

图8展示由MMS系统在图6中所示的情形下收集到的多组原始激光扫描仪样本；

图9a展示与图8类似的实例，但按放大比例绘制以进一步阐明本发明；

图9b和图9c以及图10展示可如何选择与建筑立面相关联的激光样本；

图11展示如何将与立面相关联的激光样本映射到从航空图片导出的同一立面；

图12和图13展示如何使MMS系统的轨迹线移位以使得其对应于从航空图片导出的立面。

图14a和图14b展示如何将从自MMS系统拍摄的相机图片所看到的立面映射到由航空图片界定的立面。

具体实施方式

将参看由MMS系统上的相机获得的建筑块立面的图片、从航空图片获得的那些建筑块的占地面积以及从MMS系统上的激光扫描仪获得的激光扫描样本来阐释本发明。然而，在使用激光样本的同时匹配不同来源的位置数据的观念具有大于仅此上下文的实施能力。

在本发明的实施例中，对由移动测绘系统(MMS)上的一个或一个以上相机获得的建筑块立面数据进行处理。此外，可使用由此MMS系统上的一个或一个以上激光扫描仪获得的激光扫描数据。

图1展示采取汽车1形式的MMS系统。汽车1具备一个或一个以上相机9(i)，i＝1，2，3，...I，以及一个或一个以上激光扫描仪3(j)，j＝1，2，3，...J。汽车1可由驾驶员沿所关注道路驾驶。

汽车1具备多个车轮2。此外，汽车1具备高准确度的位置/定向确定装置。如图1中所示，位置确定装置包括以下组件：

·GPS(全球定位系统)单元，其连接到天线8，且经布置以与多个卫星SLi(i＝1，2，3，...)通信，且从自卫星SLi接收的信号计算位置信号。GPS单元连接到微处理器μP。基于从GPS单元接收的信号，微处理器μP可确定将显示在汽车1中的监视器4上的合适的显示信号，从而告知驾驶员汽车所在的位置以及可能汽车正行进所在的方向。

·DMI(距离测量仪器)。此仪器是通过感测所述车轮2中的一者或一者以上的旋转数目来测量汽车1所行进的距离的里程表。DMI也连接到微处理器μP，以允许微处理器μP在从来自GPS单元的输出信号计算显示信号时考虑由DMI测量的距离。

·IMU(惯性测量单元)。此IMU可实施为经布置以沿3个正交方向测量旋转加速度和平移加速度的3个陀螺仪单元。所述IMU也连接到微处理器μP，以允许微处理器μP在从来自GPS单元的输出信号计算显示信号时考虑DMI的测量结果。

如图1中所示的系统是所谓的“移动测绘系统”，其(例如)通过用安装在汽车1上的一个或一个以上相机9(i)拍摄图片来收集地理数据。所述相机连接到微处理器μP。此外，当汽车1被驾驶时，激光扫描仪3(j)获取激光样本。所述激光扫描仪也连接到μP，并将这些激光样本发送给μP。

一般需要从以下3个测量单元提供尽可能准确的位置和定向测量结果：GPS、IMU和DMI。当相机9(i)拍摄图片且激光扫描仪3(j)获取激光样本时，测量这些位置和定向数据。与在取得这些图片和激光样本时汽车1的对应位置和定向数据结合，将所述图片和所述激光样本两者存储在μP的合适存储器中以供稍后使用。

图2展示可从图1中所示的三个测量单元GPS、DMI和IMU获得哪些位置信号。图2展示微处理器μP经布置以计算6个不同参数，即预定坐标系中相对于原点的3个距离参数x、y、z以及分别表示分别围绕x轴、y轴和z轴的旋转的3个角度参数ω_x、ω_y和ω_z。z方向与重力向量的方向重合。

图片和激光样本包含关于建筑块立面的信息。在一实施例中，激光扫描仪3(j)经布置以产生具有最小50个扫描每秒和1度分辨率的输出，以便产生密度足够高的输出。(以50km每小时的速度，汽车对于每个扫描行驶0.28m的距离。而且，1度角分辨率在10m的距离处覆盖大约0.22m的区域。)例如由施克(SICK)生产的型号LMS291-S05的激光扫描仪能够产生此输出。

汽车中的微处理器可实施为计算机布置。图3中展示此计算机布置的实例。

在图3中，给出计算机布置10的概观，所述计算机布置10包括用于实行算术运算的处理器11。

处理器11连接到多个存储器组件，其中包含硬盘12、只读存储器(ROM)13、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)14以及随机存取存储器(RAM)15。未必需要提供所有这些存储器类型。此外，这些存储器组件无需定位于在物理上靠近处理器11处，而是可定位于远离处理器11处。

处理器11还连接到用于由用户输入指令、数据等的构件，如键盘16和鼠标17。还可提供所属领域的技术人员已知的其它输入构件，例如触摸屏、跟踪球和/或语音转换器。

提供连接到处理器11的读取单元19。读取单元19经布置以从如软盘20或CDROM21等数据载体读取数据且可能将数据写入所述数据载体上。其它数据载体可为磁带、DVD、CD-R、DVD-R、存储棒等，如所属领域的技术人员所已知的。

处理器11还连接到打印机23以用于将输出数据打印在纸上，以及连接到显示器18，例如监视器或LCD(液晶显示器)屏幕，或所属领域的技术人员已知的任何其它类型的显示器。

处理器11可连接到扬声器29。

处理器11可借助于I/O构件25而连接到通信网络27，例如公共交换电话网(PSTN)、局域网(LAN)、广域网(WAN)、因特网等。处理器11可经布置以通过网络27而与其它通信布置通信。

数据载体20、21可包括呈数据和指令形式的计算机程序产品，所述数据和指令经布置以向处理器提供执行根据本发明的方法的能力。然而，此计算机程序产品可替代地经由电信网络27下载。

处理器11可实施为独立系统，或实施为多个并行操作的处理器，每一处理器经布置以实行较大计算机程序的子任务，或实施为具有若干子处理器的一个或一个以上主处理器。本发明的功能性的数个部分甚至可由通过网络27而与处理器11通信的远程处理器实行。

观测到当应用于汽车1中时，所述计算机布置无需具有图3中所示的所有组件。举例来说，那时所述计算机布置无需具有扬声器和打印机。就汽车1中的实施方案而论，计算机布置至少需要处理器11、用以存储合适程序的某一存储器以及某一种类的接口，所述接口用以从操作者接收指令和数据且向操作者展示输出数据。

为了对由相机9(i)拍摄的图片和由激光扫描仪3(j)获取的扫描进行后处理，将使用与图3中所示的计算机布置类似的计算机布置，假使所述计算机布置将不位于汽车1中，但可便利地定位于建筑中以供离线后处理。由相机9(i)拍摄的图片和由扫描仪3(j)获取的激光样本存储在存储器12到15中的一者中。这可经由将它们首先存储在DVD、存储棒或类似物上或者将它们(可能以无线方式)从定位于汽车1中的计算机布置传输来完成。

为了更好地理解本发明，首先将参看图4来描述本发明的上下文。图4展示模型化经纹理化的3D城市建筑中的简化数据流。

图4展示所述过程具有两个数据来源。

1.航空图片30(例如，由飞机、直升机或卫星拍摄)以及地面控制点(GCP)32。地面控制点是通常从手动GPS测量勘查获得的地球表面上的具有已知位置的(即，在已建立的坐标系内是固定的)点，且其用于地理参考图像数据来源，例如远程感测到的图 像或所扫描的地图。

2.由(例如)MMS系统(参看图1)获取的数据40。MMS系统所收集的数据包括两个不同的数据部分：首先是由相机9(i)拍摄的图片，且其次是由激光扫描仪3(j)收集的激光样本。为了简单起见，所述图片可被称为“MMS图片”，尽管它们可源自另一来源。

对航空图片30进行纠正34，以便产生其中地形失真被消除的位置上准确的航空图像。通过使用标准的摄影测量方法，从这些经纠正的航空图片产生概述建筑块(有时被称为建筑占地面积)36的数据。图5展示3D块的此些建筑占地面积的实例。

建筑占地面积的每一条线表示建筑墙壁的边缘的俯视图。此墙壁的外观是被称为建筑立面的物体。为了使建筑的此3D表示逼真，建筑块需要在其立面上具备纹理信息，为此现今的最佳来源包括由MMS的相机9(i)拍摄的图片。所述建筑块立面中的每一者要求应用单独的纹理。为了将此纹理信息准确地放置到立面上，MMS图片40与对应的建筑块36之间需要具有准确的位置相关42，即从航空图片获得的建筑块的拐角必须准确地匹配从相机9(i)获得的MMS图片40上的建筑块立面的拐角。如果存在此准确的位置相关42，那么存在一种自动方式来提取所谓的原始纹理，其表示所述图片的对应于特定立面的经映射部分。

如果立面在一个MMS图片40中完全可见，那么准确度要求并不像立面信息需要从多个MMS图片提取(其实际上在95％以上的情况下发生)的情况那样严格。

在构建原始纹理44之后，可通过半自动过程来对所述纹理进行整理46，且在清理之后，在称为“纹理化3D块”的动作38中将每一此经清理的纹理应用于对应的立面。

本发明与图4中用“来源相关”42和“构建原始纹理”44指示的动作有关。本发明对处理成本和速度具有积极影响。本发明通过使相关过程自动化而允许节省时间。

输入数据

提供以下输入数据以执行所述处理：

1.建筑占地面积

2.移动测绘系统(MMS)轨迹线

3.与轨迹线相关的激光数据

4.MMS相机所收集的图像

现在进一步定义这些输入数据并阐释其在所述处理中的作用。

1.建筑占地面积

将建筑占地而积定义为是从航空图片或另一数据来源收集的3D建筑块形状的自顶向下视图。关于这些建筑占地面积的数据存储在存储器12到15中，使得它们可由处理器11存取并使用。由移动测绘系统(MMS)拍摄的立面图片也存储在存储器12到15中，且将局部地与这些建筑占地面积相关，即立面图片应以数字方式与建筑占地面积相关联，使得所述立面图片在地球上的2D投影大致处于与来自航空照片的建筑占地面积相同的位置处。因此，建筑块图片应以已知坐标系、投影或允许找到其相对于MMS系统数据(立面图片)的位置的其它参考作地理参考。

图5展示此类建筑占地面积50的实例。

2.移动测绘系统(MMS)轨迹线

本发明的方法所需要的第二数据集合是指示MMS系统所行进的路线以及其沿所述路线(此处被称为MMS轨迹线)的所有位置的行进方向和定向的一组位置和定向数据。这组数据由多个位置和定向样本组成。所述位置和定向样本存储在存储器12到15中，且可由处理器11存取。这些样本的数目取决于用于在随MMS系统沿所述路线行进时收集这些样本的系统。所使用的系统的实例已在图1中展示且在上文中阐释。在所述系统中，以每秒预定次数收集所述样本。

所述位置和定向样本可以根据收集时间的顺序使用。MMS系统的连续位置以已知坐标系、投影或其它参考作地理参考。此参考与从中导出建筑占地面积的航空照片的参考(其允许找出相对于建筑占地面积的MMS位置)相同或有关。地理参考所述位置和定向数据的过程可与共同待决、未公开的专利申请案“用于离线精度位置测量的布置和方法(Arrangement for and method of off-line precision location measurement)”(代理人文件P6011128)中所描述的过程相同。所述专利申请案中所描述的方法是一种离线方法，其以离线方式处理位置和定向数据，以便改进MMS系统的位置和定向数据两者的准确度。

图6展示相对于建筑占地面积50的MMS轨迹线60的实例。请注意，轨迹线60和建筑占地面积50源自完全不同的来源，且因此最有可能相对于彼此而具有位置和定向误差。

3.与轨迹线相关的激光数据

执行根据本发明的方法所需要的第三组数据是用安装在MMS系统上的激光扫描仪3(j)收集的一组地理参考激光样本。在一实施例中，激光扫描仪是2D激光扫描仪。2D激光扫描仪3(j)提供包括测量时间、测量角度和距以此角度从所述激光扫描仪3(j)可见的最近固体对象的距离的数据三元组。此外，激光扫描仪3(j)需要在时间上与MMS定位系统相关，以及与用相机9(i)制作图片的时间相关。优选的时间相关低于1ms。通过使激光扫描仪样本与MMS位置数据关于收集时间而耦合，处理器11可将激光扫描仪样本与MMS位置数据进行组合以在3D空间中给出点云。可在线地或优选在后处理中计算此组合。现在地理参考这些激光扫描仪样本。因此，到收集到这些数据时，每一激光扫描仪样本与MMS位置样本同步。再次，激光样本存储在存储器12到15中，且可由处理器11存取。

图7展示在典型建筑立面65上获取的激光样本数据的实例。

图8展示关于如图6中已经展示的建筑占地面积以及轨迹线60的此激光样本数据70的2D自顶向下视图的实例。请注意，激光样本数据70已经与轨迹线60位置相关。

输出数据

图3的计算机布置存储计算机程序，所述计算机程序适合于指令处理器11执行处理上文所提及的三组数据的方法。所述过程的最终输出中的一者是与MMS系统的轨迹线的位置样本有关的一组局部移位向量，其指示这些位置样本的2D移位(如果有的话)，以便产生与建筑占地面积同步的经移位的位置样本，使得每一此位置样本中的MMS系统的定向和位置与建筑占地面积的定向和位置相关。此移位校正MMS的地理位置与经正射纠正的航空照片/建筑块占地面积的地理位置之间的差动误差。

算法

用以产生所述组局部移位向量的算法包括以下主要动作：

1.激光网格过滤

图9a展示与图8相比以放大比例绘制以有助于阐释的关于建筑占地面积50以及轨迹线60的激光样本数据70的2D自顶向下视图的实例。如现在将阐释，对激光样本70进行过滤。

在此激光样本过滤阶段中，处理器11仅选择所述激光样本的子集。被选择的激光样本与建筑块的前(或面向街道的)缘(立面)相关联。处理器11执行以下动作来找出所述激光样本(见图9b和图9c)：

a)如图9b中所示，在第一动作中，处理器11首先选择如由激光扫描仪3(j)在大致垂直于地球的平面内收集的激光样本，即在激光扫描仪3(j)的一次扫掠期间收集的激光样本。所选择的激光样本属于由激光扫描仪3(j)碰到固体对象而产生的激光束的反射。可使用所属领域的技术人员已知的任何方法来收集这些激光样本。用参考标记ls(n)，n＝1，2，3，...，N来指示这些所选择的激光样本的位置。激光样本位置ls(1)...ls(5)与激光束碰到地球的反射相关联。激光样本位置ls(6)...ls(8)与激光束碰到立面65前方的对象的反射相关联。激光样本位置ls(9)和ls(10)与激光束碰到立面65的反射相关联。激光样本位置ls(11)和ls(12)与激光束碰到从所述立面延伸的物体(如阳台67)的反射相关联。最后，样本位置ls(13)到ls(17)再次与激光束碰到立面65的反射相关联。观测到，所有这些位置ls(n)都是已知的且存储在存储器12到15中。

b)在第二动作中，处理器11计算一组向量v(m)，其中m＝1，2，3，...，N-1，且每一向量v(m)具有在激光样本位置ls(m)中的开始点和在激光样本位置ls(m+1)中的结束点；

c)在第三动作中，处理器11计算向量v(m)相对于地球的方向。从所述组向量v(m)中选择大致垂直于地球的那些向量v(m)。完成此动作的一种方式如下。处理器11计算以下等式适用的向量v(m)：

|sin(A)|≥1-ε，ε≥0，

其中参数ε的值接近于0，例如0.8，且可根据经验获得，且A等于有关向量v(m)与地球平面之间的角度(参见图9c)。

d)在第四动作中，处理器11对连续向量进行分组，且产生全部大致垂直于地球的连续向量的子集。举例来说，在图9c的实例中，处理器11将产生3个此类子集：v(9)、v(11)和v(13)...v(16)(因此，两个子集仅具有一个向量)。

e)在第五动作中，处理器11从所有连续向量子集中选择在地球上方指定高度处开始且具有至少一预定最小长度(从所述子集的第一向量的开头到所述子集的最后一个向量的结尾的距离)的连续向量子集。如果有一个以上子集满足此条件，那么选择最长的子集。在图9b的实例中，所选择的子集将包括向量v(13)...v(16)。

f)在第六动作中，与由处理器11以此方式选择的向量相关联的每一激光样本由处理器11投影到地球平面。这在图9c中以虚线指示。请注意，向量v(13)...无需位于一条线上或一个平面内。因此，此投影可能再现若干投影点。接着，在计算这些点的中值(例如，平均值或其它值)的基础上，处理器11获得激光估计的前缘点。

g)处理器11对与激光束沿轨迹线60的多次扫掠相关联的多个此类激光样本集重复上述这六个动作。一般来说，无需对每一激光扫掠进行此步骤。此最后一个动作再现激光估计的前缘基础。

再现大致垂直于地球平面的向量v(m)的第三动作允许选择候选激光样本序列，其可与建筑立面有关。涉及仅选择在指定高度处开始的连续向量子集的第五动作允许过滤如汽车或植物等主要在地球附近的对象。涉及最小向量长度的条件允许增加最终选择的群组表示建筑立面的可能性。

由于此过滤和投影动作，处理器11获得激光估计的前缘基础，其确定如相对于汽车轨迹线60而测量的建筑块的前缘。激光估计的前缘基础在图10中展示且用参考标记72指示。

这种确定建筑块的边缘的方法是非常强大的，即使在轨迹线60不平行于建筑立面(如图10中的情况)的位置中也是如此。然而，可使用其它方法，如共同待决申请案“用于处理与建筑立面有关的激光扫描样本和数字照片图像的系统和方法(System for andmethod of processing laser scan samples and digital photographic images relating to buildingfacades)”(代理人文件P6011558)中所阐释的方法，来用直方图从激光样本导出建筑块的前缘。

2.激光点局部移位的产生

在此动作中，对于属于过滤和投影动作的输出的每一激光样本，处理器11计算从所投影的激光样本位置到最近的建筑块前缘的局部移位向量74。这通过计算垂直于建筑块、在激光估计的前缘基础的位置处开始且在所述建筑块的前缘上结束的向量来完成。图11展示用于激光估计的前缘样本72的这些局部移位向量74。这些局部移位表示经地理定位的MMS的绝对位置测量与从航空图像测量的建筑块的前缘的绝对位置测量之间的相对误差差异。

3.汽车点局部移位的产生

在此动作中，处理器11收集一组汽车轨迹点(所述组汽车轨迹点(例如)与街道或街道的一部分对应)中的每一选定汽车轨迹点的邻近激光估计前缘点的子集。汽车轨迹点是用图1中所示的MMS系统测量的汽车轨迹线60上的位置。图12展示汽车轨迹点76。所选择的激光估计前缘点子集与用MMS系统上的激光扫描仪3(j)在从沿轨迹线60所关注的汽车轨迹点76向前和向后预定距离内收集到的激光样本集相关联(假定之一是所述激光样本与汽车轨迹点76是相关的)。处理器11现在在使用所选择的激光估计前缘点的同时计算所述组汽车轨迹点中的汽车轨迹点76中的每一者的第二组局部移位向量78。用以下等式来执行上述计算：

$\mathrm{len}(x_i,y_i)=\mathrm{sqrt}(x_i^2+y_i^2),$

其中：

(汽车_pt_vec_X，汽车_pt_vec_Y)-轨迹点移位向量78，

(x_i，y_i)-具有索引i(i＝1，...n)的局部选定的激光估计前缘点的移位向量，

α_i-匹配的建筑块边缘与具有索引i的激光点所成的角度，

f(i)-具有在0与1之间的值的函数，与当前汽车轨迹点76与对应于具有索引i的激光估计前缘点移位向量(x_i，y_i)的汽车轨迹点之间的距离成反比。函数f(i)的等于1的值意味着这些点在同一位置中。

n-用于局部选择的激光估计前缘点的移位向量(x_i，y_i)的数目。

借助于上述等式而与最近面匹配的对象是垂直于所述立面面的确定性移位。这是因为可在与点比较成线性关系的一个方向上测量位移。所述移位的进一步权衡应用致使向量对准于自多个立面的最终移位。

处理器11计算用于所述组轨迹点中所有汽车轨迹点76的局部轨迹点移位向量78。接着，处理器11用所计算的局部轨迹点移位向量78来移位每一汽车轨迹点76。这再现经移位的汽车轨迹线60′(见图13)。

图13还展示两个三角形80、82。第一三角形80示意性地展示从轨迹线60上的汽车轨迹点的观看角度，而第二三角形82示意性地展示从经移位的轨迹线60′上的经移位的汽车轨迹点的观看角度。图14a和图14b展示经移位的观看角度现在如何与建筑块的图片匹配的实例。在图14a中，以参考标记84以及从MMS系统上的相机所看到的相同建筑展示用第一来源(例如，航空图像)测量的建筑块形状。图14a展示位置和定向上的明显失配。图14b展示相同两个视图，然而是在执行如上文所阐释的其中轨迹线60已移位到轨迹线60′的方法之后。

观测到，如上文所述的算法可被重复一次或一次以上，直到涉及激光样本与建筑块边缘之间的距离误差的预定标准被满足为止。

在一实施例中，并不选择一组汽车轨迹点中的所有汽车轨迹点。由于由形成立面图片的MMS系统所做出的位置和定向测量可具有较高准确度，所以没有必要精确地确定在上面形成图片的每一汽车轨迹点76的移位向量。可将用于未选定的汽车轨迹点的移位向量78计算为根据上文所阐释的方法针对与所述未选定的汽车轨迹点相邻的一个或一个以上选定汽车轨迹点而确定的移位向量78的加权总和。

因此，在本发明的最广义上下文中，本发明涉及一种计算机布置，其具有处理器11和某一种类的存储器12；13；14；15，所述存储器存储合适的计算机程序、源自第一来源且包含对象位置数据的对象数据以及源自第二来源的激光样本，所述激光样本包含与所述对象有关的激光样本子集且包含关于每一激光样本的激光样本位置数据。所述处理器11将所述对象位置数据与所述激光样本子集的所述激光样本位置数据进行比较，且基于此比较而匹配所述对象位置数据与所述激光样本子集的所述激光样本位置数据，且进而校正所述第一与第二位置数据来源之间的相对位置误差。所述对象可为建筑立面。

在一实施例中，此校正动作用于匹配过程中，在所述匹配过程中，匹配从摄影图片导出的纹理元素与从如航空图片等另一来源导出的建筑立面。

在本发明的另一方面中，本发明涉及一种计算机布置，其具有处理器11和某一种类的存储器12；13；14；15，所述存储器存储包括可由所述处理器运行的指令和数据的合适的计算机程序，以及与多个物理对象有关且包含关于每一激光样本的激光样本位置数据的多个系列的连续激光样本。每一系列的激光样本位于大致垂直于地球的单独平面内。处理器11计算一系列连续向量，每一系列的连续向量与一系列激光样本相关联，每一向量在所述系列的连续激光样本中具有位于一激光样本中的开始点和位于下一激光样本中的结束点。接着，处理器11基于所述连续向量而识别那些对象的至少数个部分的形状。

Claims (9)

1.一种匹配来自不同来源的位置数据的方法，所述方法包括提供处理器(11)，所述处理器经布置以与存储器(12；13；14；15)通信，所述存储器存储包括可由所述处理器(11)运行的指令和数据的计算机程序，且存储源自第一来源且包含对象位置数据的对象数据，且存储源自第二来源(3(j))的激光样本，所述激光样本包含与所述对象有关的激光样本子集且包含关于每一激光样本的激光样本位置数据，所述处理器(11)经布置以在所述对象位置数据与所述激光样本子集的所述激光样本位置数据之间做出比较，且基于此比较而匹配所述对象位置数据与所述激光样本子集的所述激光样本位置数据，进而校正所述第一与第二位置数据来源之间的相对位置误差，特征在于所述对象是建筑块，所述对象数据来自包含所述建筑块的占地面积数据的所述第一来源，包含与所述建筑的建筑立面的前缘有关的前缘数据，所述方法进一步包括布置所述处理器以执行以下动作：

选择与所述建筑立面有关的激光样本，

将与所述建筑立面有关的所述激光样本投影到地球平面以再现投影点，在计算所述投影点的中值的基础上获得激光估计前缘点，

计算所述激光估计前缘点的局部移位向量，其中所述局部移位向量开始于所述激光估计前缘点，且结束于所述建筑的前缘上。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，为了执行选择与所述建筑立面相关的激光样本的所述动作，所述处理器(11)经布置以：收集多个系列的连续激光样本，每一系列的激光样本位于大致垂直于地球的单独平面内；且将来自每一系列的连续激光样本的与在大致垂直于地球延伸的线段上大致共线的激光样本位置相关联的那些激光样本识别为与所述建筑立面有关的激光样本。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，为了执行选择与所述建筑立面有关的激光样本的所述动作，所述处理器(11)经布置以：收集多个系列的连续激光样本，每一系列的激光样本位于大致垂直于地球的单独平面内；针对每个系列的连续激光样本，计算与在大致垂直于地球延伸的线段上大致共线的激光样本位置相关联的所有连续激光样本群组；且针对每一系列的激光样本，将位于最长线段上的连续激光样本群组识别为所述与所述建筑立面有关的激光样本。

4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述激光样本源自己在所述对象前方沿轨迹线(60)移动的激光扫描仪(3(j))，所述处理器(11)经布置以在使用所述移位向量的同时修正所述轨迹线(60)的位置和定向。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述修正所述轨迹线(60)的所述位置和定向通过以下执行：

在所述轨迹线(60)上界定汽车轨迹点(76)，

使用下列公式针对每一汽车轨迹点(76)计算轨迹点移位向量(78)：

$\mathrm{len}(x_i,y_i)=\mathrm{sqrt}(x_i^2+y_i^2),$

$\mathrm{car}\_\mathrm{pt}\_\mathrm{vec}\_X=\frac{\underset{i=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i\left|{\cos \mathrm{\α}}_i\right|f\left(i\right)*\mathrm{len}(x_i,y_i)}{\underset{i=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\left|\cos {\mathrm{\α}}_i\right|f\left(i\right)*\mathrm{len}(x_i,y_i)},$

$\mathrm{car}\_\mathrm{pt}\_\mathrm{vec}\_Y=\frac{\underset{i=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{y}_i\left|{\sin \mathrm{\α}}_i\right|f\left(i\right)*\mathrm{len}(x_i,y_i)}{\underset{i=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\left|\sin {\mathrm{\α}}_i\right|f\left(i\right)*\mathrm{len}(x_i,y_i)},$

其中：

(car_pt_vec_X，car_pt_vec_Y)-轨迹点移位向量(78)，

(x_i，y_i)-具有索引i(i＝1，...，n)的局部选定的激光估计前缘点的局部移位向量

α_i-所述前缘与具有索引i的激光点所成的角度，

f(i)-具有在0与1之间的值的函数，与当前汽车轨迹点(76)与对应于具有索引i的激光估计前缘点移位向量(x_i，y_i)的汽车轨迹点之间的距离成反比，

n-用于局部选择的激光估计前缘点的移位向量(x_i，y_j)的数目。

6.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的方法，其中所述存储器(12；13；14；15)还存储包含所述建筑立面的纹理信息的摄影图片，所述摄影图片源自相对于所述第二来源(3(j))具有已知位置的第三来源(9(i))，且所述处理器(11)经布置以在使用所述建筑立面位置数据与所述激光样本子集的所述激光样本位置数据的所述匹配的同时，向用所述第一来源获得的所述建筑立面提供所述纹理信息。

7.一种处理源自第一来源且包含对象位置数据的对象数据以及源自第二来源的激光样本的方法，所述激光样本包含与所述对象有关的激光样本子集且包含关于每一激光样本的激光样本位置数据，所述方法包含将所述对象位置数据与所述激光样本子集的所述激光样本位置数据进行比较，以及基于此比较而匹配所述对象位置数据与所述激光样本子集的所述激光样本位置数据，进而校正所述第一与第二位置数据来源之间的相对位置误差，特征在于所述对象是建筑块，所述对象数据来自包含所述建筑块的占地面积数据的所述第一来源，包含与所述建筑的建筑立面的前缘有关的前缘数据，所述方法包括以下动作：

选择与所述建筑立面有关的激光样本，

将与所述建筑立面有关的所述激光样本投影到地球平面以再现投影点，在计算所述投影点的中值的基础上获得激光估计前缘点，

计算所述激光估计前缘点的局部移位向量，其中所述局部移位向量垂直于所述建筑块，且每一局部移位向量开始于所述激光估计前缘点，且结束于所述建筑的前缘上。

8.一种处理数据的方法，所述方法包括提供处理器(11)，所述处理器经配置以与存储器(12；13；14；15)通信，所述存储器存储包括可由所述处理器(11)运行的指令和数据的计算机程序，且存储与多个物理对象有关且包含关于每一激光样本的激光样本位置数据的多个系列的连续激光样本，每一系列的激光样本位于大致垂直于地球的单独平面内，所述处理器(11)经布置以计算一系列连续向量(v(m))，每一系列的连续向量与一系列激光样本相关联，每一向量在所述系列的连续激光样本中具有位于一激光样本中的开始点和位于下一激光样本中的结束点，且所述处理器(11)经布置以基于所述连续向量而识别那些对象的至少若干部分的形状，特征在于所述物理对象的至少一者是具有建筑立面的建筑块，所述方法进一步包括布置所述处理器以执行以下动作：

选择与所述建筑立面有关的激光样本，

将与所述建筑立面有关的所述激光样本投影到地球平面以再现投影点，在计算所述投影点的中值的基础上获得激光估计前缘点。

9.一种处理与多个物理对象有关且包含关于每一激光样本的激光样本位置数据的多个系列的连续激光样本的方法，每一系列的激光样本位于大致垂直于地球的单独平面内，所述方法包含：计算一系列连续向量(v(m))，每一系列的连续向量与一系列激光样本相关联，每一向量在所述系列的连续激光样本中具有位于一激光样本中的开始点和位于下一激光样本中的结束点；以及基于所述连续向量而识别那些对象的至少若干部分的形状，特征在于所述物理对象的至少一者是具有建筑立面的建筑块，所述方法包括以下动作：

选择与所述建筑立面有关的激光样本，

将与所述建筑立面有关的所述激光样本投影到地球平面以再现投影点，在计算所述投影点的中值的基础上获得激光估计前缘点。

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