(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210704222.6 (22)申请日 2022.06.21 (71)申请人 东北大学 地址 110000 辽宁省沈阳市和平区文化路3 号巷11号 (72)发明人 毛昕琦　曹旺　徐梦圆　毛亚纯　 任涛　文杰　张鑫　杨哲玺　 (74)专利代理 机构 北京方圆嘉 禾知识产权代理 有限公司 1 1385 专利代理师 王月松 (51)Int.Cl. G01S 13/90(2006.01) G01S 7/40(2006.01) G06T 7/33(2017.01) G06T 7/73(2017.01) (54)发明名称 一种GB-SAR影像三维配准及精度评价方法 及系统 (57)摘要 本发明涉及一种GB ‑SAR影像三维配准及精 度评价方法及系统， 通过矿山三维点云数据采 集、 导轨控制点测量及坐标补偿； 基于GB ‑SAR坐 标系和设备参数的导轨控制点和影像坐标编码； 三维点云坐标基于方位及距离不变特征的投影 变换； GB‑SAR坐标系和矿 山坐标系的四参数转换 计算； 基于二维等方位和距离特征坐标的隐式函 数三维坐标插值； 边坡形变三维可视化分析及配 准精度评价， 不仅能够自动地将GB ‑SAR影像和三 维地形坐标进行高精度配准， 而且能实现GB ‑SAR 边坡监测结果的三维可视化分析和配准精度评 价。 权利要求书3页 说明书15页 附图3页 CN 115097449 A 2022.09.23 CN 115097449 A 1.一种GB ‑SAR影像三维配准及精度评价方法， 其特 征在于， 包括： 获取测量参数； 所述测量参数包括矿山的三维点云数据、 GB ‑SAR的天线中心点和导轨 控制点的三维坐标以及GB ‑SAR的影像像元； 根据所述天线中心点对所述导轨控制点进行位置补偿， 得到所述导轨控制点在矿山二 维坐标系的坐标和导轨标称长度； 基于导轨标称长度和 GB‑SAR系统参数对所述导轨控制点和影像像元进行GB ‑SAR坐标 编码， 得到所述 导轨控制点和影 像像元在GB ‑SAR二维坐标系的坐标； 将所述三维点云数据的三维坐标转化为在矿山二维坐标系的坐标， 并建立坐标隐式映 射关系； 基于所述导轨控制点在矿山二维坐标系的坐标和所述导轨控制点在GB ‑SAR坐标系的 坐标确定转换参数； 根据所述坐标隐式映射关系和所述转换参数对所述影像像元的坐标进行转换、 插值和 配准， 得到插值后的所述影 像像元的三维坐标； 根据插值后的所述影 像像元的三维坐标进行精度评价。 2.根据权利 要求1所述的GB ‑SAR影像三维配准及精度评价方法， 其特征在于， 所述获取 测量参数， 包括： 利用三维激光扫描仪在矿山 三维坐标系下扫描露天矿， 得到所述 三维点云数据； 在所述露天矿的边坡设置GB ‑SAR， 并在所述GB‑SAR的天线中心位置和所述导轨控制点 位置安装反射片； 所述 导轨控制点包括 导轨的左端点和右端点； 利用所述GB ‑SAR采集所述影 像像元； 利用全站仪测量分别对所述天线中心点、 所述左端点和所述右端点进行测量， 得到所 述天线中心点、 所述左端点和所述右端点的三维坐标。 3.根据权利 要求1所述的GB ‑SAR影像三维配准及精度评价方法， 其特征在于， 所述根据 所述天线中心点对所述导轨控制点进 行位置补偿， 得到所述导轨控制点在 矿山二维坐标系 的坐标和导轨标称长度， 包括： 根据所述天线中心点和所述导轨控制点的三维坐标确定所述天线中心点和所述导轨 控制点的高程数据； 根据所述天线中心点的高程数据对所述导轨控制点的高程数据进行补偿， 得到补偿后 的导轨控制点的三维坐标； 根据补偿后的导轨控制点的三维坐标确定所述导轨控制点在所述矿山二维坐标系的 坐标； 根据所述 导轨控制点在矿山 二维坐标系的坐标确定所述 导轨标称长度。 4.根据权利 要求1所述的GB ‑SAR影像三维配准及精度评价方法， 其特征在于， 所述基于 所述导轨控制点在 矿山二维坐标系的坐标对所述影像像元进 行编码， 得到所述影像像元在 GB‑SAR二维坐标系的坐标， 包括： 以所述天线中心点为原点建立GB ‑SAR二维坐标系； 所述GB ‑SAR二维坐标系的x轴平行 于连接所述导轨控制点的直线， 所述GB ‑SAR二维坐标系的y轴垂直于所述导轨控制点和所 述原点所 形成的平面； 对所述导轨控制点和影像像元进行GB ‑SAR坐标编码， 得到所述导轨控制点和影像像元权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115097449 A 2在GB‑SAR二维坐标系的坐标。 5.根据权利 要求1所述的GB ‑SAR影像三维配准及精度评价方法， 其特征在于， 所述将所 述三维点云数据的三维坐标转 化为在矿山 二维坐标系的坐标， 包括： 分别计算所述 三维点云数据与所述 导轨控制点的中心坐标的空间距离和水平 距离； 根据所述空间距离和所述水平距离对所述三维点云数据进行投影计算， 以将所述三维 点云数据的三维坐标转 化为二维坐标。 6.根据权利 要求1所述的GB ‑SAR影像三维配准及精度评价方法， 其特征在于， 基于所述 导轨控制点在矿山二维坐标系的坐标和所述导轨控制点在GB ‑SAR坐标系的坐标确定转换 参数， 包括： 利用最小二乘法， 根据 所述导轨控制点在矿山二维坐标系的坐标和所述导轨控制点在 GB‑SAR坐标系的坐标进 行估算， 得到第一转换参数、 第二转换参数、 第三转换参数和第四转 换参数。 7.根据权利 要求1所述的GB ‑SAR影像三维配准及精度评价方法， 其特征在于， 所述根据 所述坐标隐式映射关系和所述转换参数对所述影像像元 的坐标进行转换、 插值和配准， 得 到插值后的所述影 像像元的三维坐标， 包括： 根据所述坐标 隐式映射关系和所述转换参数对所述影像像元在GB ‑SAR二维坐标系的 坐标进行转换， 得到所述影 像像元在矿山 二维坐标系的坐标； 根据所述 三维点云数据的二维坐标建立delaunay三角网； 根据所述delaunay三角网内坐标的空间关系对所述影像像元在矿山二维坐标系的坐 标对应的属性 值进行反距离加权计算， 得到插值后的影 像像元的三维坐标。 8.根据权利 要求1所述的GB ‑SAR影像三维配准及精度评价方法， 其特征在于， 所述根据 插值后的所述影 像像元的三维坐标进行精度评价， 包括： 计算所述影 像像元的三维坐标和所述 导轨控制点的中心坐标的欧式距离； 根据GB‑SAR的影像采集方式计算理论距离； 根据所述理论距离和所述欧式距离确定距离配准精度； 在边坡的监测区域均匀布置多个角反射器； 各个所述角反射器均指向所述天线中心 点， 并采集 其矿山三维坐标； 基于所述影像像元的后向散射强度识别所述角反射器的像素位置， 并提取所述角反射 器配准后的三维坐标； 根据所述像素位置和所述配准后的三维坐标确定三维配准精度； 根据所述距离配准精度和所述 三维配准精度对配准效果进行评价。 9.一种GB ‑SAR影像三维配准及精度评价系统， 其特 征在于， 包括： 获取模块， 用于获取测量参数； 所述测量参数包括矿山的三维点云数据、 GB ‑SAR的天线 中心点和导轨控制点的三维坐标以及GB ‑SAR的影像像元； 补偿模块， 用于根据所述天线中心点对所述导轨控制点进行位置补偿， 得到所述导轨 控制点在矿山 二维坐标系的坐标和导轨标称长度； 编码模块， 用于基于导轨标称长度和GB ‑SAR系统参数对所述导轨控制点和影像像元进 行GB‑SAR坐标编码， 得到所述 导轨控制点和影 像像元在GB ‑SAR二维坐标系的坐标； 映射模块， 用于将所述三维点云数据的三维坐标转化为在矿山二维坐标系的坐标， 并权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115097449 A 3