[發明專利]球面全景相機攝影測量方法

有效

• 申請號: 201210004525.3
• 申請日: 2012-01-09
• 公開（公告）號: CN102538761A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 劉進;龔建雅
• 申請（專利權）人: 劉進
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00;G01B11/03
• 代理公司: 武漢凌達知識產權事務所(特殊普通合伙) 42221
• 代理人: 宋國榮

技術領域??

本發明屬于攝影測量與遙感技術領域，主要涉及在球面全景裝置基礎上，采用球面全景測量理論，將攝影測量中的平面成像測量理論推廣到球面，利用球面采集范圍大，重疊率高特點，直接獲取球面圖像中目標點的大地坐標系下坐標，直接在球面圖像中實現測繪數據采集，實現一套基于球面全景攝影測量的技術。

背景技術

隨著現代信息技術的飛速發展和對海量空間數據需求的增加，人們對高效率、大視場、小型化遙測裝置的需求日益迫切。球面全景成像裝置具有靜態全方位、小型化、輸出標準化的特點，更大限度地消除攝影死角；靜態全方位是指在不必移動成像裝置的條件下就能在一個時刻點獲取更廣視野覆蓋范圍的全方位圖像；小型化是指相機體積小巧，能進一步組合集成；輸出標準化是指外部輸出的球面映射影像能直接反映被測目標相對于球心觀察點的方位角和俯仰角,這將方便目標定位計算。

遙感裝置的成像范圍最大可擴展成球面，形成一種球面全景。目前已有一些球面全景裝置，如ladybug球面全景相機，一般只用于街景全方位瀏覽，室內裝修預覽。這種全景裝置的圖像不同于普通相機，是做了球面映射的，有很大畸變。但由于缺少相關理論支持，目前球面全景相機鮮見用于空間攝影測量（如距離測量、高度測量、全景相機定標、空間目標點定位等）的方法。

利用球面全景相機影像測量物方平面點是實現空間攝影測量的關鍵。目前這方面未有公開發表文獻提供相關技術資料和系統的理論基礎。為此本發明提出了一套基于球面全景相機的攝影測量方法。

發明內容

本發明所要解決的問題是提供一種球面全景相機攝影測量方法，該方法能利用球面全景相機影像實現全方位空間攝影測量。

本發明提供的技術方案是：球面全景相機攝影測量方法，包括：

①?在物方平面上建立2維坐標系x-z，在物方平面上選n≥4個不共線的控制點(x₁,z₁),…(x_n,z_n)；

②?用球面全景相機拍攝能覆蓋物方平面上這些控制點的全景圖像，得到與這些控制點對應的全景圖像的像坐標?(u₁,v₁),…(u_n,v_n)；

③?利用公式????????????????????????????????????????????????得到與控制點對應的像角坐標(φ₁,θ₁),…(φ_n,θ_n)；其中w、h是全景圖像的寬和高；

④?解下面方程

得到映射關系矩陣H_3x3=；

⑤得到映射關系矩陣H_3x3后，可由全景圖像上的任意物方平面成像點u,v計算出φ,?θ,?進而得到對應的物方平面坐標x,z：

利用先計算出φ,?θ得到矢量

然后代入?=可以解得x/d,z/d和1/d，d為常數；進而得到x和z。

本發明可利用步驟⑤得到全景圖像上兩點(u_a,v_a),(u_b,v_b)對應的外平面坐標(x_a,z_a)和(x_b,z_b)；

通過公式測量兩點(x_a,z_a)和(x_b,z_b)之間的距離。

本發明還可將步驟④得到的H_3x3矩陣前兩列[h₁₁?h₂₁?h₃₁]^T[h₁₁?h₂₁?h₃₁]^T單位化得到

s₁=?

s₂=?

s=(s₁+s₂)/2

可得r_1?=?[h₁₁/s??h₂₁/s??h₃₁/s?]^T