[發(fā)明專利]一種基于影像法確定運(yùn)動(dòng)目標(biāo)狀態(tài)參數(shù)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510060557.9
• 申請(qǐng)日: 2015-02-05
• 公開（公告）號(hào): CN104697500B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮仲科;劉金成;祁曼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C11/00
• 分類號(hào): G01C11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種確定運(yùn)動(dòng)目標(biāo)物狀態(tài)參數(shù)的方法，特別是一種基于攝影測(cè)量技術(shù)的影像法來確定運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)狀態(tài)參數(shù)的新方法。

二、技術(shù)背景

測(cè)量運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的狀態(tài)參數(shù)一直是一個(gè)較為復(fù)雜的問題，到目前為止，關(guān)于測(cè)量運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的方法也僅僅局限于幾何法測(cè)算，且?guī)缀畏ㄔ趯?shí)際測(cè)量過程中，外業(yè)測(cè)量較為繁瑣，內(nèi)業(yè)解算較為復(fù)雜，這就為確定實(shí)際運(yùn)動(dòng)目標(biāo)物的狀態(tài)帶來了一定的麻煩和不便：

①采用傳統(tǒng)的幾何法確定運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的狀態(tài)參數(shù)，需要較為繁瑣的測(cè)量設(shè)備，在沒有測(cè)量?jī)x器或者設(shè)備不足時(shí)，難以進(jìn)行測(cè)量；

②采用傳統(tǒng)的幾何法測(cè)量時(shí)，對(duì)地形條件、氣候條件和通視條件要求較高，尤其是當(dāng)測(cè)量條件較為惡劣、人為難以觀測(cè)時(shí)，幾何法就難以滿足測(cè)量的需要；

③采用傳統(tǒng)的幾何法測(cè)算運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的狀態(tài)參數(shù)時(shí)，實(shí)時(shí)性較差，難以實(shí)現(xiàn)快速、實(shí)時(shí)的準(zhǔn)確定位測(cè)量。

因此，現(xiàn)在通常采用的幾何法確定運(yùn)動(dòng)目標(biāo)物運(yùn)動(dòng)參數(shù)的方法是有一定的限制性的，在實(shí)際測(cè)量中，帶來了不可避免的麻煩和限制，有待我們改進(jìn)。

三、發(fā)明內(nèi)容

為了克服目前常用的幾何法在確定運(yùn)動(dòng)目標(biāo)物狀態(tài)參數(shù)過程中存在的不可避免的麻煩和限制，簡(jiǎn)化確定運(yùn)動(dòng)目標(biāo)物狀態(tài)參數(shù)的測(cè)量方法，本發(fā)明特提供了一種基于攝影測(cè)量技術(shù)的影像法來確定運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)狀態(tài)參數(shù)的新方法。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

首先，在兩固定點(diǎn)上分別對(duì)待測(cè)目標(biāo)物進(jìn)行拍攝，其中，兩固定點(diǎn)的物方坐標(biāo)已知，且兩相機(jī)均已檢校過，就能獲得不同地點(diǎn)拍攝的同一目標(biāo)物同一時(shí)刻的兩張像片；其次，以已知的左片固定點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立坐標(biāo)系，利用數(shù)學(xué)模型①XYZ=λ1Rω1Rκ1ufv]]>和②聯(lián)立，其中，λ1、λ2為矩陣縮放系數(shù)，R_ω1、R_κ1、R_ψ2、R_ω2、R_κ2為像片繞軸的旋轉(zhuǎn)矩陣，(ΔX，ΔY，ΔZ)為坐標(biāo)增量，(u，v)和(u′，v′)為目標(biāo)點(diǎn)像方坐標(biāo)，f為相機(jī)焦距，通過泰勒級(jí)數(shù)展開以及對(duì)兩張像片的矩陣旋轉(zhuǎn)變換，可確定兩相機(jī)拍攝時(shí)的9個(gè)參數(shù)，即λ、ω₁、κ₁、ω₂、ψ₂、κ₂、b_x、b_y、b_z，其中，λ為旋轉(zhuǎn)矩陣的縮放系數(shù)，ω₁、κ₁、ω₂、ψ₂、κ₂為兩個(gè)像片的旋轉(zhuǎn)角，b_x、b_y、b_z為兩像片的基線偏量；然后，利用數(shù)學(xué)模型③x0=x1-L·cosδ·cosαy0=y1-L·cosδ·sinαz0=z1-L·sinδ,]]>以及求得的9個(gè)參數(shù)，就可確定待測(cè)目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)(X₁，Y₁，Z₁)；最后，可用相同的方法求得運(yùn)動(dòng)目標(biāo)任意點(diǎn)的坐標(biāo)值(X_i，Y_i，Z_i)，(i＝1，2，3，…)；利用數(shù)學(xué)模型④求得運(yùn)動(dòng)目標(biāo)點(diǎn)到觀測(cè)點(diǎn)的距離S；利用數(shù)學(xué)模型⑤求得運(yùn)動(dòng)目標(biāo)物任意時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)速度V；利用數(shù)學(xué)模型⑥求得運(yùn)動(dòng)目標(biāo)任意時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)加速度a。