专利名称：车载全景影像采集平台的航向和俯仰角速度获取方法
技术领域：
本发明涉及车载平台航向和俯仰角速度获取方法，尤其是一种车载全景影像采集平台的航向和俯仰角速度获取方法。
背景技术：
全景影像是360°无死角的图片。连续全景影像由采集时间间隔相等的多张全景影像按时间顺序排序的视频影像。连续全景影像采集平台由全景采集镜头、云台支架、运载车辆、附属设备构成。运载车辆在全景采集过程中的航向角速度与俯仰角速度对全景数据的应用至关重要。目前，公知的连续全景影像采集平台大都使用陀螺仪或者惯性导航单元及辅助电子设备来获取航向与俯仰角速度数据。大多数连续全景影像采集平台都集成了全景摄像机，陀螺仪或惯性导航单元，GPS，车速传感器，以及连接这些传感器的电子设备。在采集过程中，把GPS获得的经纬度坐标，陀螺仪或惯性导航单元获得的角速度，以及汽车速度通过一定算法，求解采集平台的运行轨迹。这种技术方案要集成陀螺仪或惯性导航单元，这些设备够价格昂贵，并且需要增加辅助电子设备才能完成陀螺仪或惯性导航单元的集成，增加了采集平台的复杂性与成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种车载全景影像采集平台的航向和俯仰角速度获取方法， 其不使用陀螺仪或者惯导单元等硬件，就可以获得连续全景影像采集平台的航向角速度和俯仰角速度，降低了采集平台的设计成本。为了实现上述目的，本发明提供了一种车载全景影像采集平台的航向和俯仰角速度获取方法，由以下步骤组成
51、车载全景影像采集平台间隔地采集全景影像，构成全景影像图片，其中采集的间隔
时间为Δ ，且设定相邻帧第ι帧、第 +〗帧采集到全景影像图片分别为巧、巧+1，所述全景影像图片的宽度为w像素，高度为λ像素；
52、采用3D中的纹理映射技术将所述全景影像图片中的全景影像纹理映射至投影模型上；
53、利用3D技术，在投影模型的中心点设置摄像机，所述摄像机正对运载车辆行驶正前方或者正后方，获得水平和垂直视野范围炉内的区域影像，设定所述区域影像的坐标变化与所述运载车辆的直线运动关系无关，利用3D中的渲染到纹理技术将所述投影模型上的区域影像渲染到区域影像图片上，其中设定相邻帧第 帧和第帧采集到的区域影像
图片分别为右、巧+1，所述区域影像图片的宽度为％像素，高度为~像素；
54、以所述区域影像图片的中心点为原点建立坐标系统，设定水平向右为X轴正向，垂直向上为Y轴正向，且计算第i帧所述区域影像图片在原点附近的任意像素点O,V)的特征向量TT ；
55、计算第帧所述区域影像图片的小区域
权利要求
1.一种车载全景影像采集平台的航向和俯仰角速度获取方法，其特征在于由以下步骤组成51、车载全景影像采集平台间隔地采集全景影像，构成全景影像图片，其中采集的间隔时间为U且设定相邻帧第i帧、第i+ι帧采集到全景影像图片分别为巧、巧+1,所述全景影像图片的宽度为W像素，高度为A像素；52、采用3D中的纹理映射技术将所述全景影像图片中的全景影像纹理映射至投影模型上；53、利用3D技术，在投影模型的中心点设置摄像机，所述摄像机正对运载车辆行驶正前方或者正后方，获得水平和垂直视野范围内的区域影像，设定所述区域影像的坐标变化与所述运载车辆的直线运动关系无关，利用3D中的渲染纹理技术将所述投影模型上的区域影像渲染到区域影像图片上，其中设定相邻帧第i帧和第i+Ι帧采集到的区域影像图片分别为i 、巧+1，所述区域影像图片的宽度为、像素，高度力,像素；54、以所述区域影像图片的中心点为原点建立坐标系统，设定水平向右为X轴正向，垂直向上为Y轴正向，且计算第i帧所述区域影像图片在原点附近的任意像素点(u，ν)的特征向量；55、计算第i+Ι帧所述区域影像图片的小区域U={(χ, y) I - c ^ x-u ^ c,-c ^ y-v ^ c}中所有像素点的特征向量集合，其中x，y均为整数；56、求取特征向量集合丨中与特征向量7Γ的范数最小的像素点 (a，b)，即-^1 = ^1^,表示第i+Ι帧区域影像图片巧+1中像素点(a，b)与第i帧的区域影像图片巧中像素点U, ν)相匹配；57、根据投影模型单位宽度对应的角度，计算所述车载全景影像采集平台第i+Ι帧相对于第i帧的航向偏转角度和俯仰偏转角度；58、航向偏转角度/Δ 、俯仰偏转角度/ Δ ，即获得第i+Ι帧相对于第i帧的航向角速度和俯仰角速度，其中Δ 为相邻帧的间隔时间。
2.根据权利要求1所述的车载全景影像采集平台的航向和俯仰角速度获取方法，其特征在于当选用球面投影模型时，所述步骤Sl中所述全景影像图片中高度h为宽度w的二分之一，即Α = * ；所述步骤S3中所述区域影像图片的宽度M等于高度即 = = -xtan(|)l ；wfπ 2 [所述步骤S7中所述车载全景影像采集平台第i+Ι帧相对于第i帧的航向偏转角度的计算公式为=，俯仰偏转角度的计算公式为办=。ww
3.根据权利要求1所述的车载全景影像采集平台的航向和俯仰角速度获取方法，其特征在于当选用正方体投影模型时，所述步骤Sl中所述全景影像图片中宽度w等于高度h， 艮口 w = h ；所述步骤S3中所述区域影像图片的宽度、等于高度即
4.根据权利要求1所述的车载全景影像采集平台的航向和俯仰角速度获取方法，其特征在于所述C的取值范围为20 40。
5.根据权利要求4所述的车载全景影像采集平台的航向和俯仰角速度获取方法，其特征在于所述c取30。
6.根据权利要求1所述的车载全景影像采集平台的航向和俯仰角速度获取方法，其特征在于所述视野范围β的取值范围为10 30。
7.根据权利要求6所述的车载全景影像采集平台的航向和俯仰角速度获取方法，其特征在于所述视野范围β取22. 5。
全文摘要
本发明公开了一种车载全景影像采集平台的航向和俯仰角速度获取方法，属于装置航向和俯仰角速度计算领域。本发明的方法不需要陀螺仪或惯导单元就可以计算航向与俯仰角速度，其包括从连续全景影像中提取相邻帧，再使用球面全景模型把这两帧投影到3D中的球面上；把全景采集平台正前方向上小范围的图形通过映射到纹理技术投影到两幅图片中；通过特征点匹配在这两幅图片中寻找中心部分附近的匹配点；通过匹配点的坐标差计算航向与俯仰偏转角度，进而求得连续帧的航向与俯仰角速度。使用同样的方法可以获得整个连续实景影像的航向与俯仰角速度。本方法避免使用硬件设备，简化了全景采集平台的设计，降低了平台成本。
文档编号G06T7/00GK102426703SQ201110229350
公开日2012年4月25日 申请日期2011年8月11日 优先权日2011年8月11日
发明者向泽君, 张 杰, 李波, 杨元, 汪明, 罗再谦, 龙川 申请人:重庆市勘测院, 重庆数字城市科技有限公司