[發明專利]實時顯示航拍照片覆蓋區域的方法及系統

有效

• 申請號: 201710038233.4
• 申請日: 2017-01-19
• 公開（公告）號: CN106887028B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 曹震
• 申請（專利權）人: 西安忠林世紀電子科技有限公司
• 主分類號: G06T11/20
• 分類號: G06T11/20;G01C11/00
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郭永麗

1.一種實時顯示航拍照片覆蓋區域的方法，其特征在于，包括以下步驟：

飛機上的拍照設備通過數傳電臺將曝光時刻的角度信息傳送至地面站；

所述地面站將接收到的角度信息，發送至數學建模單元；

所述數學建模單元根據四元數理論，將角度信息進行計算，得到飛機實際拍照區域的坐標；

根據飛機實際拍照區域的坐標，圖像處理單元在地圖界面上進行范圍劃定，模擬顯示實時的拍照區域范圍；

重復上述四個步驟，繪制一條航線上的所有曝光點的拍照區域范圍；

其中，曝光時刻的角度信息為俯仰角、橫滾角和方向角；

其中，所述數學建模單元根據四元數理論，將角度信息進行計算，得到飛機實際拍照區域的坐標的具體步驟如下：

當飛機在俯仰角為0°、橫滾角為0°、方向角為0°時，根據投射原理，得到實際拍照區域的坐標；

將俯仰角、橫滾角、方向角旋轉，使飛機的俯仰角為α、橫滾角為β、方向角為γ時，所述數學建模單元根據四元數理論，在實際拍照區域的坐標的基礎上，計算出飛機旋轉后的實際拍照區域的坐標。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，當飛機在俯仰角為0°、橫滾角為0°、方向角為0°時，根據投射原理，得到實際拍照區域的坐標的具體步驟為：

當飛機在俯仰角為0°、橫滾角為0°、方向角為0°時，設拍照設備的四個頂點為A、B、C、D，并將A、B、C、D四個頂點投射在實際拍攝中的地面上，得到E、F、G、H四個點，E、F、G、H為實際拍照區域的坐標。

3.如權利要求2所述的方法，特征在于，將俯仰角、橫滾角、方向角旋轉，使飛機的俯仰角為α、橫滾角為β、方向角為γ時的具體步驟為：

連接AE、BF、CG、DH各點并作延伸線，交于點O，以O點在地平面上的投影點H為坐標原點、飛機飛行方向為x軸、垂直地面向上為y軸、機翼方向為z軸建立空間三維直角坐標系，則俯仰角繞z軸旋轉，橫滾角繞x旋轉，方向角繞y軸旋轉，使飛機的俯仰角為α、橫滾角為β、方向角為γ。

4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述數學建模單元根據四元數理論，在實際拍照區域的坐標的基礎上，計算出飛機旋轉后的實際拍照區域的坐標的具體步驟如下：

步驟1)當飛機的俯仰角為α時，A點偏移，得到A₁，設A點笛卡爾坐標為(x_A,y_A,z_A)，用四元數表示為p_A＝x_Ai+y_Aj+z_Ak，俯仰角旋轉α角度時，A₁的坐標的四元數用矩陣表示為：

其中，A1的坐標的四元數用的矩陣的旋轉軸單位矢量為0,0,1；

同樣地，再進行橫滾角β和方向角γ的旋轉，其中，所述橫滾角β的旋轉軸單位矢量為1,0,0，所述方向角γ的旋轉軸單位矢量為0,1,0，對A₁(x_A1，y_A1，z_A1)→A₂(x_A2，y_A2，z_A2)、A₂(x_A2，y_A2，z_A2)→A₃(x_A3，y_A3，z_A3)的坐標變換，有

所以，A₃的坐標的四元數用矩陣表示為：

同理，得到B、C、D、O點后，再得到B₃、C₃、D₃、O₃點；

步驟2)根據點A₃、O₃，得出直線O₃A₃的方程為：

直線O₃A₃與地平面y＝0的交點為E₃，表示為：

同理，計算得出F₃、G₃、H₃，即當飛機在俯仰角為α、橫滾角β、方向角γ情況下，得到實際拍照區域的四個點的坐標E₃、F₃、G₃、H₃。