倾斜摄影定位定姿方法及系统和飞机定位定姿方法及系统的制作方法_2

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在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进。
[0045] 进一步,所述吻合位姿参数求解模块包括初始单元、第一判断单元、粗调单元、第 二判断单元、优化单元和投影生成单元;
[0046] 所述初始单元,其用于预设所述三维模型的位姿参数,并驱动所述投影生成单元 工作;
[0047] 所述第一判断单元,其用于判断初始位姿参数对应的所述投影的二维轮廓是否与 所述成像的二维轮廓套合;是,则驱动所述优化单元工作;否,则在所述初始位姿参数的基 础上驱动所述粗调单元工作;
[0048]所述粗调单元,其用于粗调所述三维模型的位姿参数,并驱动所述投影生成单元 工作;
[0049] 所述第二判断单元,其用于判断粗调位姿参数对应的所述投影的二维轮廓是否与 所述成像的二维轮廓套合;是,则驱动所述优化单元工作,否,则在当前粗调位姿参数的基 础上驱动所述粗调单元工作;
[0050] 所述优化单元,其用于使用非线性最优化方法,在预设空间范围内修改套合时所 述三维模型的位姿参数,并驱动所述投影生成单元工作,搜索吻合度极小值点,所述极小值 点对应的所述三维模型的位姿参数即为所述三维模型在所述图像对应的像幅内的投影的 二维轮廓与所述成像的二维轮廓吻合时所述三维模型的位姿参数;
[0051] 所述投影生成单元,其用于根据接收的所述三维模型的位姿参数生成所述三维模 型在所述像幅内的投影;
[0052] 其中,所述套合为所述投影的二维轮廓与所述成像的二维轮廓的重合度在预设重 合范围内;
[0053]所述吻合度根据如下第一公式计算,
[0054]所述第一公式如下所示:
[0056]其中,所述F为所述吻合度,所述Pll为所述投影的二维轮廓中的任一离散点,所述 P2i为所述成像的二维轮廓中与所述pii距离最近的离散点,所述Distance (pu,p2i)为所述 Pll与所述p2l之间的距离,所述M为所述投影的二维轮廓中离散点的个数。
[0057]进一步,
[0058]所述投影生成单元具体功能包括如下步骤:
[0059]步骤a,用所述摄影设备拍摄平面标定板,解算所述摄影设备的内方位元素;用所 述摄影设备以所述预设倾斜角度拍摄具有控制点的目标,并量测所述控制点的像点的坐 标,根据所述控制点的坐标和所述像点的坐标,解算所述摄影设备的外方位元素;
[0000]步骤b,设所述三维模型的参考坐标系ο-xyz的xoy平面与所述待定位定姿物体所 在的地面重合;根据如下第一公式组计算所述三维模型的多个任一点在所述像幅内的像 点,获取所述三维模型在所述像幅内的投影;
[0061 ] 所述第一公式组如下所示:
[0063]其中,所述1〇、}^、;|^4、1^1、1?、口1和口2为所述内方位元素,所述1'11、1'12、1'13121、『22、 123、乃1、乃2、133上、¥5和25为所述外方位元素,
,所述(Χ,Υ,Ζ)为 所述三维模型的任一点在所述参考坐标系o-xyz中的坐标,所述(x,y)为所述三维模型在所 述参考坐标系o-xyz中坐标为(X,Y,Z)的点在所述像幅内的像点的坐标,所述(Δχ,Ay)为 坐标为(X,y)的像点的畸变量;
[0064]根据如下第二公式组求解任一位姿参数对应的所述三维模型的任一点在所述参 考坐标系ο-xyz中的坐标;
[0065] 所述第二公式组如下所示:
[0067]其中,所述(X",Y",Z")为所述三维模型的位姿参数为(0,0,0)时,所述三维模型的 任一点在所述参考坐标系o-xyz中的坐标,其可通过将所述三维模型的位姿参数设置为(0, 〇,〇),对所述三维模型进行扫描,并将扫描获取的坐标乘以所述待定位定姿物体与所述三 维模型的比例因子获得;所述0 11^,¥1也,011^)为所述三维模型的任一位姿参数;所述(乂/, 疒,Z')为所述三维模型的位姿参数为(0,0,0)时所述三维模型在所述参考坐标系o-xyz中 坐标为(X",Y",z")的点在所述三维模型的位姿参数为〇^^,¥^^,0^^)时在所述参考坐标 系o-xyz中的坐标。
[0068]进一步,所述倾斜摄影定位定姿系统还包括驱动模块,其用于将当前帧图像对应 的求解的所述待定位定姿物体的位姿参数作为下一帧图像对应的所述待定位定姿物体的 三维模型的初始位姿参数,驱动所述摄影设备、吻合位姿参数求解模块和赋值模块工作,求 解所述下一帧图像对应的所述待定位定姿物体的位姿参数,依次迭代,实现视频图像中每 一帧图像对应的所述待定位定姿物体的位姿参数的求解。
[0069] 本发明的另一技术方案如下:
[0070] -种飞机定位定姿系统,采用上述一种倾斜摄影定位定系统实现飞机的定位定 姿,所述待定位定姿物体为飞机。
【附图说明】
[0071 ]图1为本发明一种倾斜摄影定位定姿方法的方法流程图;
[0072] 图2为本发明一种倾斜摄影定位定姿方法的一种平面标定板示意图;
[0073] 图3为本发明一种飞机定位定姿方法中摄影设备以预设倾斜角度拍摄飞机示意 图;
[0074] 图4为本发明一种飞机定位定姿方法中摄影设备获取的图像示意图;
[0075]图5为本发明一种飞机定位定姿方法中飞机的三维模型的位姿参数设置为(0,0, 0)时扫描生成的数字三维模型示意图;
[0076]图6为本发明一种飞机定位定姿方法中飞机的三维模型生成的投影的示意图; [0077]图7为本发明一种飞机定位定姿方法中飞机的三维模型生成的投影的二维轮廓与 飞机的成像的二维轮廓套合示意图;
[0078] 图8为本发明一种倾斜摄影定位定姿系统的原理框图。
【具体实施方式】
[0079] 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并 非用于限定本发明的范围。
[0080] 如图1所示,一种倾斜摄影定位定姿方法,包括如下步骤:
[0081] 步骤1,摄影设备以预设倾斜角度拍摄待定位定姿物体,获取包含所述待定位定姿 物体的成像的图像;
[0082] 步骤2,调整所述待定位定姿物体的三维模型的位姿参数,使所述三维模型在所述 图像对应的像幅内的投影的二维轮廓与所述成像的二维轮廓吻合,提取吻合时所述三维模 型的位姿参数;
[0083]所述步骤2的具体实现包括如下步骤:
[0084]步骤21,预设所述三维模型的位姿参数,并生成所述三维模型在所述像幅内的投 影;
[0085]步骤22,判断初始位姿参数对应的所述投影的二维轮廓是否与所述成像的二维轮 廓套合;是,则执行步骤25;否,则在所述初始位姿参数的基础上执行步骤23;
[0086]步骤23,粗调所述三维模型的位姿参数,并生成所述三维模型在所述像幅内的投 影;
[0087] 步骤24,判断粗调位姿参数对应的所述投影的二维轮廓是否与所述成像的二维轮 廓套合;是,则执行步骤25,否,则在当前粗调位姿参数的基础上返回执行步骤23;
[0088] 步骤25,使用非线性最优化方法,在预设空间范围内修改套合时所述三维模型的 位姿参数,并生成所述三维模型在所述像幅内的投影,搜索吻合度极小值点,所述极小值点 对应的所述三维模型的位姿参数即为所述三维模型在所述图像对应的像幅内的投影的二 维轮廓与所述成像的二维轮廓吻合时所述三维模型的位姿参数;
[0089] 其中,所述套合为所述投影的二维轮廓与所述成像的二维轮廓的重合度在预设重 合范围内;
[0090] 所述吻合度根据如下第一公式计算,
[0091 ]所述第一公式如下所示:
[0093]其中,所述F为所述吻合度,所述Pll为所述投影的二维轮廓中的任一离散点,所述 P2i为所述成像的二维轮廓中与所述pii距离最近的离散点,所述Distance (pu,p2i)为所述 Pll与所述p2l之间的距离,所述M为所述投影的二维轮廓中离散点的个数。
[0094] 所述生成所述三维模型在所述像幅内的投影的具体实现包括如下步骤:
[0095] 步骤a,用所述摄影设备拍摄平面标定板,一种所述平面标定板如图2所示,解算所 述摄影设备的内方位元素;用所述摄影设备以所述预设倾斜角度拍摄具有控制点的目标, 并量测所述控制点的像点的坐标,根据所述控制点的坐标和所述像点的坐标,解算所述摄 影设备的外方位元素;
[0096]步骤b,设所述三维模型的参考坐标系ο-xyz的xoy平面与所述待定位定姿物体所 在的地面重合,则只需考虑所述三维模型在xoy平面中的位置和方向即可获知所述待定位 定姿物体的位置和方向;根据如下第一公式组计算所述三维模型的多个任一点在所述像幅 内的像点,获取所述三维模型在所述像幅内的投影;
[0097] 所述第一公式组如下所示:
[0099]其中,所述10、5^、;|^4、1^1、1?、口1和口2为所述内方位元素,所述1'11、1'12、1'13、121、『22、 1'23
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