无人机航摄影像的拼接方法
【专利摘要】本发明涉及航测领域，特别涉及无人机航摄影像的拼接方法。本发明提供的无人机航摄影像的拼接方法，其得到基准影像的像空间坐标系与物空间坐标系的夹角数据；根据夹角数据形成的旋转矩阵，将基准影像的像点以及多个待配准影像的像点，分别在基准影像的像空间坐标系中的坐标，转换为基准影像的像点以及多个待配准影像的像点，分别在物空间坐标系中的坐标，进而得到基准影像的像点以及多个待配准影像的像点，分别在与物坐标系平行的平面坐标系的坐标，并根据其拼接基准影像与待配准影像，由于待配准影像及基准影像所在的像坐标系均为与物坐标系平行的平面坐标系，因此避免了拼接的影像产生扭曲变形。
【专利说明】无人机航摄影像的拼接方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及航测领域，具体而言，涉及无人机航摄影像的拼接方法。
【背景技术】
[0002]近年来，我国自然灾害频发，采用常规的航摄手段周期长费用高，无法及时有效地满足应急测绘、小面积高分辨率地理信息数据更新的要求，而轻小型无人机的航摄系统作为传统航空摄影测量手段的有力补充，通过无人机搭载的视频摄像头获取航摄影像，既可以实时获取的视频数据实时查看，获取灾区实时情况，又可以截取视频流数据对其进行拼接，以便快速获取灾区影像，为了解灾情、决策指挥、抢险救灾、灾后恢复重建等工作提供了重要的应急服务保障。具有灵活机动、现势性强、高效快速、作业成本低以及适用范围广等特点，在小区域和飞行困难地区高分辨率影像快速获取方面更具有明显优势。
[0003]相关技术中无人机航摄影像的拼接方法，包括:获取无人机上设有的视频摄像头的航摄视频流数据；按照时间间隔、航向重叠度及旁向重叠度截取视频流数据的关键帧影像；将关键帧影像分别设定为基准影像及待配准影像；匹配基准影像的特征点与待配准影像的特征点，获取基准影像与待配准影像中具有重叠度影像的同名点；通过粗差剔除算法剔除同名点中的误配特征点，得到基准影像与待配准影像剔除误配特征点后的同名点；设定基准影像的像坐标系，以及待配准影像的像坐标系；根据剔除误配特征点后的同名点，得到待配准影像的像坐标系转换到基准影像的像坐标系的单应矩阵；通过单应矩阵，得到待配准影像在基准影像的像坐标系中的坐标；获取基准影像的像点在其坐标系中的坐标；根据基准影像的像点在其坐标系中的坐标，以及待配准影像在基准影像的像坐标系中的坐标，拼接待配准影像与基准影像。
[0004]但在执行上述无人机航摄影像的拼接方法时，发明人发现至少存在以下问题:由于待配准影像与基准影像所在的像坐标系不同，通过待配准影像到基准影像的单应矩阵，将一次修正的待配准影像，转换至一次修正的基准影像的像坐标系中进行拼接时，拼接的影像会扭曲变形。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供无人机航摄影像的拼接方法，以解决上述的问题。
[0006]在本发明的实施例中提供了无人机航摄影像的拼接方法，包括:
[0007]获取拍摄基准影像的瞬间及多个拍摄待配准影像的瞬间，基准影像及多个待配准影像分别对应的GPS天线相位中心在地心坐标系的坐标；
[0008]获取基准影像的像主点以及多个待配准影像的像主点，分别在基准影像的像空间坐标系的坐标；
[0009]根据所述基准影像及多个待配准影像分别对应的GPS天线相位中心在地心坐标系的坐标，及所述基准影像的像主点以及多个待配准影像的像主点，分别在基准影像的像空间坐标系的坐标，得到基准影像的像空间坐标系与物空间坐标系的夹角数据；[0010]根据所述夹角数据形成旋转矩阵；
[0011]根据所述旋转矩阵，将所述基准影像的像点以及多个待配准影像的像点，分别在基准影像的像空间坐标系中的坐标，转换为所述基准影像的像点以及多个待配准影像的像点，分别在物空间坐标系中的坐标；
[0012]根据所述基准影像的像点以及多个待配准影像的像点，分别在物空间坐标系中的坐标，得到基准影像的像点以及多个待配准影像的像点，分别在与物坐标系平行的平面坐标系的坐标；
[0013]根据所述基准影像的像点以及多个待配准影像的像点，分别在与物坐标系平行的平面坐标系的坐标，拼接基准影像与待配准影像。
[0014]进一步地，所述获取基准影像的像主点以及多个待配准影像的像主点，分别在基准影像的像空间坐标系的坐标，包括:
[0015]获取基准影像的像主点以及多个待配准影像的像主点，分别在基准影像的像坐标系中的坐标；
[0016]根据拍摄焦距，以及基准影像的像主点在基准影像的像坐标系中的坐标，得到基准影像的像王点在基准影像的像空间坐标系的坐标;
[0017]根据拍摄焦距，以及多个待配准影像的像主点分别在基准影像的像坐标系中的坐标，得到多个待配准影像的像主点分别在基准影像的像空间坐标系的坐标。
[0018]进一步地，根据所述基准影像的像主点以及多个待配准影像的像主点，分别在基准影像的像空间坐标系的坐标，及其对应的GPS天线相位中心在地心坐标系的坐标，得到基准影像的像空间坐标系与物空间坐标系的旋转矩阵，包括:
[0019]预先设定基准影像的像空间坐标系与物空间坐标系的初始夹角数据均为0°，根据所述初始夹角数据形成旋转矩阵初始值:
[0020]由
[0021]
【权利要求】
1.无人机航摄影像的拼接方法，其特征在于，包括: 获取拍摄基准影像的瞬间及多个拍摄待配准影像的瞬间，基准影像及多个待配准影像分别对应的GPS天线相位中心在地心坐标系的坐标； 获取基准影像的像主点以及多个待配准影像的像主点，分别在基准影像的像空间坐标系的坐标； 根据所述基准影像及多个待配准影像分别对应的GPS天线相位中心在地心坐标系的坐标，及所述基准影像的像主点以及多个待配准影像的像主点，分别在基准影像的像空间坐标系的坐标，得到基准影像的像空间坐标系与物空间坐标系的夹角数据； 根据所述夹角数据形成旋转矩阵； 根据所述旋转矩阵，将所述基准影像的像点以及多个待配准影像的像点，分别在基准影像的像空间坐标系中的坐标，转换为所述基准影像的像点以及多个待配准影像的像点，分别在物空间坐标系中的坐标； 根据所述基准影像的像点以及多个待配准影像的像点，分别在物空间坐标系中的坐标，得到基准影像的像点以及多个待配准影像的像点，分别在与物坐标系平行的平面坐标系的坐标； 根据所述基准影像的像点以及多个待配准影像的像点，分别在与物坐标系平行的平面坐标系的坐标，拼接基准影像 与待配准影像。
2.根据权利要求1所述的无人机航摄影像的拼接方法，其特征在于，所述获取基准影像的像主点以及多个待配准影像的像主点，分别在基准影像的像空间坐标系的坐标，包括: 获取基准影像的像主点以及多个待配准影像的像主点，分别在基准影像的像坐标系中的坐标； 根据拍摄焦距，以及基准影像的像主点在基准影像的像坐标系中的坐标，得到基准影像的像王点在基准影像的像空间坐标系的坐标； 根据拍摄焦距，以及多个待配准影像的像主点分别在基准影像的像坐标系中的坐标，得到多个待配准影像的像主点分别在基准影像的像空间坐标系的坐标。
3.根据权利要求2所述的无人机航摄影像的拼接方法，其特征在于，根据所述基准影像的像主点以及多个待配准影像的像主点，分别在基准影像的像空间坐标系的坐标，及其对应的GPS天线相位中心在地心坐标系的坐标，得到基准影像的像空间坐标系与物空间坐标系的旋转矩阵，包括: 预先设定基准影像的像空间坐标系与物空间坐标系的初始夹角数据均为0°，根据所述初始夹角数据形成旋转矩阵初始值: 由
4.根据权利要求3所述的无人机航摄影像的拼接方法，其特征在于，根据所述旋转矩阵，将所述基准影像的像点以及多个待配准影像的像点，分别在基准影像的像空间坐标系中的坐标，转换为所述基准影像的像点以及多个待配准影像的像点，分别在物空间坐标系中的坐标，包括: 根据所述基准影像的像点以及多个待配准影像的像点，分别在基准影像的像空间坐
标系中的坐标
5.根据权利要求4所述的无人机航摄影像的拼接方法，其特征在于，根据基准影像的像点以及多个待配准影像的像点，分别在物空间坐标系中的坐标，得到基准影像的像点以及多个待配准影像的像点，分别在与物坐标系平行的平面坐标系的坐标包括: 根据基准影像的像点以及多个待配准影像的像点，分别在物空间坐标系中的坐标
6.根据权利要求1所述的无人机航摄影像的拼接方法，其特征在于，根据所述基准影像的像点以及多个待配准影像的像点，分别在与物坐标系平行的平面坐标系的坐标，拼接基准影像与待配准影像包括: 获取所述基准影像以及所述多个待配准影像中，每两张相邻的影像分别在与物坐标系平行的平面坐标系的同名点的坐标； 根据所述基准影像以及所述多个待配准影像，分别在与物坐标系平行的平面坐标系的同名点的坐标，得到所述待配准影像与所述基准影像在与物坐标系平行的平面坐标系的平移参数； 以基准影像在与物坐标系平行的平面坐标系的坐标为基准建立基准坐标系，根据所述待配准影像与所述基准影像在与物坐标系平行的平面坐标系的平移参数，将所述多个待配准影像的像点，分别在与物坐标系平行的平面坐标系的坐标，转换为所述多个待配准影像的像点，分别在基准坐标系的坐标； 根据所述基准影像的像点以及多个待配准影像的像点，分别在基准坐标系的坐标，拼接基准影像与待配准影像。
7.根据权利要求6所述的无人机航摄影像的拼接方法，其特征在于，根据所述基准影像以及所述多个待配准影像，分别在与物坐标系平行的平面坐标系的同名点的坐标，得到所述待配准影像与所述基准影像在与物坐标系平行的平面坐标系的平移参数，包括: 对于每一个基准影像，根据所述基准影像以及待配准影像，分别在与物坐标系平行的平面坐标系的同名点的坐标Ui1, y/,)及Ui2, yf )，得到待配准影像与基准影像之间的平移参数(Λχ，Ay):
【文档编号】G06T5/50GK103632360SQ201310692990
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年12月17日 优先权日:2013年12月17日
【发明者】李英成, 王凤, 刘沛, 丁晓波, 徐彩杰 申请人:中测新图(北京)遥感技术有限责任公司