[發(fā)明專利]船舶磁場動態(tài)檢測中圖像匹配定位方法

在審

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• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN106871900A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉勝道;趙文春;張明;周國華;高俊吉;李志新;郭成豹;田東;張樹;朱武兵;陳瀚斯;周煒昶
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍海軍工程大學(xué)
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 北京紐樂康知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11210
• 代理人: 田磊

1.一種船舶磁場動態(tài)檢測中圖像匹配定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：利用至少兩個攝像機對待測目標(biāo)船只進(jìn)行同步拍攝，獲取具有同名特征的立體像對，并完成目標(biāo)的立體影像匹配和實時定位重建；

S2：利用已測量好的靶標(biāo)對攝像機進(jìn)行內(nèi)參數(shù)標(biāo)定；

S3：在船只上進(jìn)行標(biāo)記，同時利用GPS測量其位置，利用多時相的影像構(gòu)成像點控制網(wǎng)，對攝像機進(jìn)行外標(biāo)定；

S4：實時測量水域海平面高度；

S5：計算船只在相機坐標(biāo)系中的位置；

S6：確定船只在實際地面中的坐標(biāo)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶磁場動態(tài)檢測中圖像匹配定位方法，其特征在于，還包括步驟S7：根據(jù)步驟S6獲取的船只在實際地面中的坐標(biāo)獲得船只的連續(xù)運動軌跡。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶磁場動態(tài)檢測中圖像匹配定位方法，其特征在于，所述步驟S1中，所述的攝像機的焦距f 根據(jù)式（1）計算：（1）

其中，h 為物體的像長，f 為相機的焦距，H 為物體的長度，S 為物距。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的船舶磁場動態(tài)檢測中圖像匹配定位方法，其特征在于，所述步驟S2中，選擇合適的實驗場地，確定好攝像機的位置后利用已測量好的靶標(biāo)，對合適的靶標(biāo)進(jìn)行相片的拍攝，攝像機分別選擇3個位置拍攝足夠多相片，然后篩選出可以進(jìn)行解算的相片，進(jìn)行解算，計算出相機的內(nèi)參數(shù)并進(jìn)行精度評定，直到達(dá)到精度要求為止。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的船舶磁場動態(tài)檢測中圖像匹配定位方法，其特征在于，所述步驟S2中，攝像機成像幾何模型遵循針孔相機原理，以物點與像點的共線方程為解算基礎(chǔ)，另外也需要考慮內(nèi)方位元素和影像畸變的影響，其中，顧及實際像點偏差的共線條件方程為式（2）：

（2）

和是像點的系統(tǒng)性誤差，包括徑向畸變差、偏心畸變差和像平面內(nèi)仿射畸變差；

對共線條件方程式線性化，寫成如下矩陣形式（3）：

（3）

式中，為像點坐標(biāo)殘差，、和分別為外方位元素、物方點坐標(biāo)和內(nèi)參數(shù)；、和分別為相應(yīng)參數(shù)的系數(shù)陣；為像點觀測坐標(biāo)與近似值計算坐標(biāo)的差值；內(nèi)參數(shù)包括內(nèi)方位元素、鏡頭畸變參數(shù)以及像平面內(nèi)x軸與y軸的尺度因子和不正交參數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的船舶磁場動態(tài)檢測中圖像匹配定位方法，其特征在于，所述步驟S3中，通過旋轉(zhuǎn)變換將像方坐標(biāo)統(tǒng)一到攝影機坐標(biāo)系，則有

（4）

其中a₁、a₂、a₃等為旋轉(zhuǎn)矩陣各元素。加上內(nèi)方位元素(、、等)參數(shù)矩陣后，公式變?yōu)?/p>

（5）

利用DLT直接線性變換解法，將公式（5）變?yōu)?!-- SIPO -->

（6）

將靶標(biāo)布設(shè)在實驗區(qū)域，布設(shè)靶標(biāo)按照攝像機清楚看見、水平方向豎直方向在一塊區(qū)域內(nèi)均勻分布的原則進(jìn)行布設(shè)，布設(shè)12個靶標(biāo)，靶標(biāo)以黑白相間的格子為主要組成部分，以其中一個靶標(biāo)作為相對原點，利用全站儀或其它定位精度高的儀器測量其它靶標(biāo)，采用區(qū)域網(wǎng)平差方法進(jìn)行解算，得到其它靶標(biāo)的相對位置，然后攝像機利用上述原理進(jìn)行相片拍攝和解算，得到相機的外方位元素，進(jìn)行精度評定，直到精度滿足要求。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的船舶磁場動態(tài)檢測中圖像匹配定位方法，其特征在于，所述步驟S4中，用潮汐計實時測量水域海平面高度。