一种生成道路正射投影图像的方法、装置及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及测绘技术领域，特别涉及一种生成道路正射投影图像的方法、装置及系统。
【背景技术】
[0002]道路正射投影图像是道路导航数据的主要表现形式之一，在公安、交通等空间信息行业应用领域作为基础空间数据得到广泛的应用。而现有的常规的道路正射投影图像的获取方案是使用装载测绘设备的小型飞机或无人机，在规划区域上空飞行，以正射投影或者倾斜投影等方式获取遥感图像数据，然后在数据处理中心使用地面影像处理系统，经过图像滤波、图像增强、正射纠正、图像拼接等流程，得到较高分辨率的道路正射投影图像。
[0003]而航空影像方法生成道路正射投影图像有如下缺点:
[0004]I)在大雾等能见度较低的天气状况下，无法执行采集；
[0005]2)中国空域管理较紧，飞行器升空需要预先申请，走相应审批程序，导致采集流程很慢；
[0006]3)在北京市等重点城市上空，飞行器禁止飞行，无法执行采集；
[0007]4)飞行器飞行成本较高，导致数据生产成本很高，性价比很低。
[0008]综上所述，采用航空摄影方法采集和生产道路正射投影图像有其局限性，在进行正射投影图像获取时有诸多不便之处。
【发明内容】
[0009]本发明要解决的技术问题是提供一种生成道路正射投影图像的方法、装置及系统，用以解决在利用航空摄影方法采集和生产道路正射投影图像时受天气等多方面的影响，并且成本较高，造成获取正射投影图像存在诸多不便的问题。
[0010]为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种生成道路正射投影图像的方法，包括:
[0011]获取当前拍摄时刻的图像的坐标和姿态；
[0012]根据全景相机采集的图像，获取全景相机拍摄的当前时刻的道路路面的正射投影图像，所述正射投影图像指的是从空中往地面看的俯视图像；
[0013]依据所述图像的坐标和姿态以及所述道路路面的正射投影图像，将下一拍摄时刻的正射投影图像镶嵌到上一拍摄时刻获取的所述正射投影图像中，生成道路正射投影图像。
[0014]进一步地，所述获取当前拍摄时刻的图像的坐标和姿态的步骤包括:
[0015]获取移动测绘车上安装的全球定位系统/惯性测量单元采集得到的全部时刻的位置和姿态数据；
[0016]获取车轮编码器数据触发得到的当前全部帧图像的拍摄时间；
[0017]根据所述全部时刻的位置和姿态数据和当前全部帧图像的拍摄时间，按照插值方法，计算得到当前拍摄时刻的图像的坐标和姿态。
[0018]进一步地，所述根据所述全部时刻的位置和姿态数据和当前全部帧图像的拍摄时间，按照插值方法，计算得到当前拍摄时刻的图像的坐标和姿态的步骤具体为:
[0019]在全部时刻的位置和姿态数据中找到与当前全部帧图像的拍摄时刻相对应的时亥|J，插值计算得到当前拍摄时刻图像的坐标和姿态。
[0020]进一步地，所述根据全景相机采集的图像，获取全景相机拍摄的当前时刻的道路路面的正射投影图像具体为:
[0021]获取全景图像；
[0022]获取全景相机的标定参数；
[0023]根据所述全景图像和全景相机的标定参数，计算以采集装置为中心的预设范围内的全景图像区域；
[0024]依据空间变换矩阵对所述预设范围内的图像的所有像素点进行像素投射转换，得到道路路面的正射投影图像。
[0025]进一步地，所述根据所述全景图像和全景相机的标定参数，计算以采集装置为中心的预设范围内的全景图像区域的步骤具体为:
[0026]根据全景相机采集的每个方位的帧图像，根据相机的标定参数，将所述每个方位的帧图像拼接在一起，形成拼接的以采集装置为中心的预设范围内的全方位全景图像；
[0027]所述标定参数包括每个相机的航向角、俯仰角以及翻滚角。
[0028]进一步地，所述依据空间变换矩阵对所述预设范围内的图像的所有像素点进行像素投射转换，得到道路路面的正射投影图像的步骤具体为:
[0029]将所述全方位全景图像中的所有像素点利用矩阵变换将正视图像转换成道路路面的正射投影图像。
[0030]本发明实施例的所述生成道路正射投影图像的装置，包括:
[0031]第一获取模块，用于获取当前拍摄时刻的图像的坐标和姿态；
[0032]第二获取模块，用于根据全景相机采集的图像，获取全景相机拍摄的当前时刻的道路路面的正射投影图像；
[0033]生成模块，用于依据所述图像的坐标和姿态以及所述道路路面的正射投影图像，将下一拍摄时刻的正射投影图像镶嵌到上一拍摄时刻获取的所述正射投影图像中，生成道路正射投影图像。
[0034]进一步地，所述第一获取模块包括:
[0035]第一获取单元，用于获取移动测绘车上安装的全球定位系统/惯性测量单元采集得到的全部时刻的位置和姿态数据；
[0036]第二获取单元，用于获取车轮编码器数据触发得到的当前全部帧图像的拍摄时间；
[0037]第一计算单元，用于根据所述全部时刻的位置和姿态数据和当前全部帧图像的拍摄时间，按照插值方法，计算得到当前拍摄时刻的图像的坐标和姿态。
[0038]进一步地，所述第二获取模块包括:
[0039]第三获取单元，用于获取全景图像；
[0040]第四获取单元，用于获取全景相机的标定参数；
[0041]第二计算单元，用于根据所述全景图像和全景相机的标定参数，计算以采集装置为中心的预设范围内的全景图像区域；
[0042]变换单元，用于依据空间变换矩阵对所述预设范围内的图像的所有像素点进行像素投射转换，得到道路路面的正射投影图像。
[0043]本发明实施例的所述生成道路正射投影图像的系统，包括:
[0044]全景相机，用于采集路面水平360度、垂直180度全部景象的道路图像数据；
[0045]全球定位系统/惯性测量单元，用于采集所述系统的空间位置和姿态数据；
[0046]车轮编码器，用于采集所述系统的运动距离；
[0047]还包括:上述的生成道路正射投影图像的装置。
[0048]本发明的上述技术方案的有益效果如下:
[0049]上述方案中，通过利用基于全景图像进行正射投影和图像镶嵌的方式生成道路正射投影图像，解决了在利用航空摄影方法采集和生产道路正射投影图像时受天气等多方面的影响，并且成本较高，造成获取正射投影图像存在诸多不便的问题，此种方法能够快速方便的生成道路正射投影图像，同时降低了图像生产成本。
【附图说明】
[0050]图1为本发明的实施例的所述方法总体流程图；
[0051]图2为本发明的实施例的所述方法详细流程图；
[0052]图3为本发明的实施例的所述装置的详细模块图；
[0053]图4为本发明的所述系统的安装位置侧视图；
[0054]图5为本发明的所述系统的安装位置俯视图；
[0055]图6为移动测绘车上的模块分布示意图。
【具体实施方式】
[0056]为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
[0057]本发明针对现有的在利用航空摄影方法采集和生产道路正射投影图像时受天气等多方面的影响，并且成本较高，造成获取正射投影图像存在诸多不便的问题，提供一种生成道路正射投影图像的方法、装置及系统。
[0058]如图1所示，本发明实施例的所述方法，包括:
[0059]步骤10，获取当前拍摄时刻的图像的坐标和姿态；
[0060]步骤20，根据全景相机采集的图像，获取全景相机拍摄的当前时刻的道路路面的正射投影图像；步骤30，依据所述图像的坐标和姿态以及所述道路路面的正射投影图像，将下一拍摄时刻的正射投影图像镶嵌到上一拍摄时刻获取的所述正射投影图像中，生成道路正射投影图像。
[0061]应当说明的是，上述方案中，所述正射投影图像指的是从空中往地面看的俯视图像。
[0062]本发明上述实施例，通过利用基于全景图像进行正射投影和图像镶嵌的方式生成道路正射投影图像，能够快速方便的生成道路正射投影图像，同时降低了图像生产成本。
[0063]应当说明的是，本发明实施例的所述全景相机包括六个相机，所述相机分布为采集顶部图像的一个相机和包围在顶部的四周采集水平图像的五个相机，所述六个相机分别对各个方位的图像进行采集，为后续生成道路正射投影图像提供图像基础。
[0064]本发明另一实施例中，所述步骤10具体为:
[0065]步骤11，获取移动测绘车上安装的全球定位系统/惯性测量单元采集得到的全部时刻的位置和姿态数据；
[0066]步骤12，获取车轮编码器数据触发得到的当前全部帧图像的拍摄时间；
[0067]步骤13，根据所述全部时刻的位置和姿态数据和当前全部帧图像的拍摄时间，按照插值方法，计算得到当前拍摄时刻的图像的坐标和姿态。
[0068]应当说明的是，所述车轮编码器主要用于统计车轮旋转的圈数，以用来计算车辆的行驶距离；移动测绘车在运动过程中，所述GPSAMU会实时的记录车辆行进过程中采集到的车辆的全部位置和姿态，以此作为采集图像的全部时刻的位置和姿态数据，车轮编码器通过计算车辆的行驶路程触发采集图像的时刻，例如，全景相机每10米采集一次图像，在此次采集完成，车轮编码器记录车轮的旋转圈数，当以统计的圈数计算得到的周长达到了 10米，则触发全景相机进行下一次图像采集过程，并记录此次采集开始的时间，在全部时刻的位置和姿态数据中查找与此次采集图像的时刻相同的时刻，便得到此次拍摄时刻的图像的坐标和姿态。
[0069]本发明又一实施例中，所述步骤20具体为:
[0070]步骤21，获取全景图像；
[0071]步骤22，获取全景相机的标定参数；
[0072]步骤23，根据所述全景图像和全景相机的标定参数，计算以采集装置为中心的预设范围内的全景图像区域；
[0073]进一步地，所述步骤23具体为:根据全景相机采集的每个方位的帧图像，根据相机的标定参数，将所述每个方位的帧图像拼接在一起，形成拼接的以采集装置为中心的预设范围(所述预设范围主要根据相机的分辨率在相机安装时设定好储存在系统中)内的全方位全景图像。
[0074]这里应当说明的是，所述标定参数主要指相机的设置角度，包括