[發明專利]一種適用于坡面測量的無人機航拍圖像校準方法

有效

• 申請號: 201710860050.0
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN107749072B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 黃仁杰
• 申請（專利權）人: 黃仁杰
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G01C25/00
• 代理公司: 成都環泰專利代理事務所(特殊普通合伙) 51242
• 代理人: 李斌;鄒翠

1.一種適用于坡面測量的無人機航拍圖像校準方法，其特征在于，包括以下步驟：

a、建立具有坡面角度Slope、坡面圖像方位角Azimuth、坡面圖像比例尺SlopeScale和圖像原點Origin四個參數的圖像校準模型；

b、采集包括曝光點俯仰角度GimbalPitch-1、曝光點方位角GimbalAzimuth-1、曝光點地理坐標DroneLocation-1、曝光點飛行高度H1、地面站地理坐標DeviceLocation-1以及地面站海拔h1的坡面圖像數據，并根據采集的數據計算出坡面角度Slope和坡面圖像方位角Azimuth；

c、坡面角度Slope和坡面圖像方位角Azimuth計算完成后，測量垂直距離Length；

d、判斷是否有測距模塊，如果有，則采用測距模塊進行測量，獲取垂直距離Length；如果否，則進行無測距模塊測量，通過采集校準點代換成垂直距離Length；

e、根據所獲取的垂直距離Length，計算出坡面圖像比例尺SlopeScale；

f、計算出圖像原點Origin的地理三維坐標以及目標點的地理三維坐標，完成校準。

2.根據權利要求1所述的適用于坡面測量的無人機航拍圖像校準方法，其特征在于，所述步驟b包括以下步驟：

b1、控制無人機飛行到坡面上方，且保持無人機水平位置不變；

b2、判斷是否知曉坡面角度Slope的值，如果是，則輸入坡面角度Slope的值，自動調整云臺與坡面垂直，并進入步驟b4；如果否，則進入步驟b3；

b3、判斷是否有測距模塊，如果是，則利用坡度代換模塊求出坡面角度Slope，并自動調節云臺與坡面垂直，進入步驟b4；如果否，則手動調節云臺與坡面垂直，并進入步驟b4；

b31、將無人機駛至待測坡面的上空區域，確保待測坡面在取景范圍內；

b32、調節并固定云臺位置，記錄坡面起始位置校準點A的拍攝距離Length-A、曝光點俯仰角度Gimbal-A以及曝光點高度H-A；

b33、記錄坡面上與云臺在同一水平面的校準點B的拍攝距離Length-B、曝光點俯仰角度Gimbal-B以及曝光點高度H-B；

b34、根據曝光點俯仰角度Gimbal-A和曝光點俯仰角度Gimabal-B得到校準點A的拍攝距離Length-A與校準點B的拍攝距離Length-B之間的夾角rad；

b35、根據三角函數，得到曝光點垂直于坡面的拍攝距離Length-Temp；

b36、根據拍攝距離Length-Temp和校準點A的拍攝距離Length-A，利用勾股定理，求得拍攝距離Length-Temp和校準點A的拍攝距離Length-A之間的夾角rad-Temp；

b37、根據夾角rad-Temp和曝光點俯仰角度Gimbal-A，計算出曝光點與坡面垂直時的云臺角度Gimabal-Slope＝90°-(rad-Temp+Gimbal-A)；

b38、計算出坡面角度Slope＝90°-Gimbal-Slope；

b4、當調節無人機飛行高度及曝光點俯仰角度至曝光點與坡面垂直時，觸發采集信號，采集當前坡面地圖影像資料；

b5、記錄曝光點俯仰角度GimbalPitch-1、曝光點方位角GimbalAzimuth-1、曝光點地理坐標DroneLocation-1、曝光點飛行高度H1、地面站地理坐標DeviceLocation-1以及地面站海拔h1；

b6、計算坡面角度Slope和坡面圖像方位角Azimuth，其中：

坡面角度Slope＝90°-GimbalPitch-1；

坡面圖像方位角Azimuth＝GimbalAzimuth-1。

3.根據權利要求1所述的適用于坡面測量的無人機航拍圖像校準方法，其特征在于，所述步驟d中有測距模塊的情況下進行測距的步驟包括：

d1、測距模塊位于攝像頭一側，且測距模塊與曝光點同步移動；

d2、測量出曝光點到攝像頭對焦點的真實距離Distance；

d3、計算出垂直距離Length＝Distance。