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_3

文档序号:9808214阅读:来源:国知局
、1'31山2、1'33、乂5、¥5和25为所述外方位兀素,
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;
[0100]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;
[0101] 所述第二公式组如下所示:
[0103]其中,所述(χ",γ",ζ")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。
[0104]步骤3,将吻合时所述三维模型的位姿参数作为所述待定位定姿物体的位姿参数。
[0105] 所述倾斜摄影定位定姿方法还包括步骤4,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,返回执行步骤1至3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。
[0106] 所述位姿参数为表示物体的位置和方向的参数。
[0107] 如图3至7所示,一种飞机定位定姿方法,采用上述一种倾斜摄影定位定姿方法实 现飞机的定位定姿,所述待定位定姿物体为飞机。
[0108] 如图8所示,一种倾斜摄影定位定姿系统,包括摄影设备、吻合位姿参数求解模块 和赋值模块;
[0109] 所述摄影设备,其用于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;
[0110] 所述吻合位姿参数求解模块,其用于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;
[0111] 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;
[0112] 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;
[0113] 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;
[0114] 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;
[0115]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;
[0116]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;
[0117] 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;
[0118] 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;
[0119] 所述吻合度根据如下第一公式计算,
[0120] 所述第一公式如下所示:
[0122] 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。
[0123] 所述投影生成单元具体功能包括如下步骤:
[0124] 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;
[0125] 步骤b,设所述三维模型的参考坐标系o-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;
[0126] 所述第一公式组如下所示:
[0128] 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、1'13121、『22、 123、131、132、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;
[0129] 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;
[0130] 所述第二公式组如下所示:
[0132] 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ο-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。
[0133] 所述赋值模块,其用于将吻合时所述三维模型的位姿参数作为所述待定位定姿物 体的位姿参数。
[0134] 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。
[0135] -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。
[0136] 以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和 原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种倾斜摄影定位定姿方法,其特征在于,包括如下步骤: 步骤1,摄影设备W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; 步骤2,调整所述待定位定姿物体的Ξ维模型的位姿参数,使所述Ξ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Ξ维模型的 位姿参数; 步骤3,将吻合时所述Ξ维模型的位姿参数作为所述待定位定姿物体的位姿参数。2. 根据权利要求1所述一种倾斜摄影定位定姿方法,其特征在于,所述步骤2的具体实 现包括如下步骤: 步骤21,预设所述Ξ维模型的位姿参数,并生成所述Ξ维模型在所述像幅内的投影; 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; 步骤23,粗调所述Ξ维模型的位姿参数,并生成所述Ξ维模型在所述像幅内的投影; 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; 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Ξ维模型的位姿 参数,并生成所述Ξ维模型在所述像幅内的投影,捜索吻合度极小值点,所述极小值点对应 的所述Ξ维模型的位姿参数即为所述Ξ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Ξ维模型的位姿参数; 其中,所述
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