[發明專利]一種基于方位線段的街景影像立體模型空間定向方法

有效

• 申請號: 201310042236.7
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN103134478A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 李浩;楊彪;毛羽豐;劉曉燕;張榮春;吳銘飛
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及攝影測量技術領域，具體涉及一種基于方位線段的街景影像立體模型空間定向方法。

背景技術

在攝影測量工作中，為了從影像中確定被研究物體的位置、形狀、大小等信息，主要利用物方和像方之間的解析關系式通過計算來獲取。對于立體像對，相對定向完成后兩張像片間的相對方位已經確定，可通過前方交會公式逐點計算模型坐標，得到與地面相似的立體模型，但是立體模型的比例尺較自由且在地面坐標系中的方位是未知的。

目前，現有的立體模型絕對定向方法為，已知三個以上控制點的物方坐標和相應的模型坐標，通過空間相似變換整體求解出七個絕對方位元素，但是要求在現場布設足夠數量的控制點（標志、標牌或特征點），要測量出每個控制點的物方坐標，此方法在街景攝影測量和三維重構中工作量大、工作效率極低，尤其在測量街景建筑物時，常出現盲點即“難接近、無法布設控制點”。另外，利用現有的像片控制方式和定向算法進行影像立體模型的空間定向，將難以使攝影測量作業方法實際應用于街景測繪和三維重構。

因此，基于上述問題，本發明提供一種基于方位線段的街景影像立體模型空間定向方法。

發明內容

發明目的：本發明提供一種基于方位線段的街景影像立體模型空間定向方法，快速、方便、有效的適應街景攝影測量作業。

技術方案：本發明提供一種基于方位線段的街景影像立體模型空間定向方法，該方法包括以下步驟：

步驟1、使用數碼相機采集街道建筑物的立體影像對，采集街道建筑物表面的鉛垂結構線和水平結構線信息，用于確定影像立體模型的傾斜旋轉角。

步驟2、測定建筑物上選定的立面走向線段的走向角，用于確定立體模型方位旋轉角，測定立面走向線段長度，用于確定立體模型縮放比例尺。

步驟3、影像定向處理，包括影像畸變校正、影像相對定向、計算模型坐標、分步計算模型空間定向的旋轉角、計算模型縮放系數。

步驟4、計算各像點對應物方坐標。

所述影像畸變校正，根據相機的畸變系數和原始影像每個像素點的行列號，利用畸變校正公式計算其對應的新的行列號，對原始影像所有像素重排。

所述影像相對定向，在立體相對的左右影像上，選擇并測量同名點對，進行相對定向計算，得到相對定向元素，確定左、右影像拍攝瞬間的相對空間關系。

所述計算模型坐標，在影像上選定建筑物的水平結構線段、鉛垂結構線段、立面走向線段的端點，通過空間前方交會計算出相應的立體模型坐標。

所述分步計算模型空間定向的旋轉角，包括傾斜旋轉角計算和方位旋轉角計算。

所述計算模型縮放系數，通過計算立面走向線段的模型長度和現場觀測長度的比值得到。

所述步驟2中，使用電子羅盤測定所選取的立面走向線段的走向角，將街景測繪成果或三維模型納入地面測量坐標系統時，整條街景通過建筑物上的一個已知地面坐標的特征點來確定模型的平移量，將采集的立體模型信息輸入地面測量坐標系統。

所述步驟3中影像定向處理還包括計算模型空間平移量，通過街景建筑物上已知地面坐標確定，得到模型空間絕對定向元素，包括立體模型空間坐標系到物方坐標系的傾斜旋轉角、方位旋轉角和模型比例尺的縮放系數。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：

本發明的一種基于方位線段的街景影像立體模型空間定向方法，利用建筑物上的鉛垂和水平方向的結構線及測量的有方位角和長度的方位線段，來確定立體模型在物方坐標中的方位和比例尺。該方法無需布設物方控制點，作業速度快、方便易行，解決攝影測量不能實用于街景測繪和三維重構的問題。

附圖說明

圖1為本發明實施例的街景建筑物立面示意圖，其中線段AB為建筑物上的鉛垂結構線，線段CD為建筑物上的立面走向線段，坐標系O-XYZ為物方右手坐標系，坐標系S-X_mY_mZ_m為立體模型右手坐標系；

圖2為本發明實施例的工作流程示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明所述的一種基于方位線段的街景影像立體模型空間定向方法做詳細說明：

如圖1-2所示的一種基于方位線段的街景影像立體模型空間定向方法，該方法包括以下步驟：

步驟1、使用數碼相機采集街道建筑物的立體影像對，采集街道建筑物表面的鉛垂結構線和水平結構線信息，用于確定影像立體模型的傾斜旋轉角。