[發(fā)明專利]一種激光測距輔助光學(xué)影像聯(lián)合平差方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810362451.8
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108594255B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張永軍;謝勛偉;李彥勝;王祥
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: G01S17/42
• 分類號: G01S17/42;G01S17/02;G01S7/497;G06F17/11
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 嚴(yán)彥

本發(fā)明提供一種激光測距輔助光學(xué)影像聯(lián)合平差方法及系統(tǒng)，以所有影像的同名匹配點(diǎn)作為第一類像點(diǎn)觀測值，以激光腳印點(diǎn)在某張影像上的反投影點(diǎn)和該反投影點(diǎn)在其它影像上的匹配點(diǎn)作為第二類像點(diǎn)觀測值，以所得激光腳印點(diǎn)在所有影像上的反投影點(diǎn)作為第三類像點(diǎn)觀測值，采用累計點(diǎn)到核線距離的均方根作為直接觀測值，列出相應(yīng)的誤差方程；對于第二類和第三類像點(diǎn)觀測值同時按照共線方程列出相應(yīng)的誤差方程；同時視激光腳印點(diǎn)為一種低精度的控制點(diǎn)，列出相應(yīng)的坐標(biāo)觀測方程；并聯(lián)合GPS或POS誤差觀測方程，形成本發(fā)明的激光測距輔助光學(xué)影像聯(lián)合平差模型，采用最小二乘的平差準(zhǔn)則求解影像的精確外方位元素。本發(fā)明能夠充分滿足無直接地面控制條件下高精度對地觀測定位的需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于測繪科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種激光測距輔助光學(xué)影像聯(lián)合平差技術(shù)。

背景技術(shù)

隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展，在一些無人機(jī)平臺上集成多種傳感器以充分發(fā)揮各傳感器數(shù)據(jù)獲取能力也越來越成為傳統(tǒng)測繪遙感領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，而如何進(jìn)行多傳感器數(shù)據(jù)的聯(lián)合處理是其中的關(guān)鍵技術(shù)之一。在目前的偵察平臺上，部分裝備集成有慣性組合導(dǎo)航裝置，如GPS/IMU、北斗系統(tǒng)，高頻光學(xué)相機(jī)以及激光測量裝置，使得這些平臺不但具有常規(guī)的偵察屬性，還使其成為一種攻擊利器。目前這些平臺常采用激光測距進(jìn)行目標(biāo)定位，這要求在進(jìn)行目標(biāo)測距時激光鎖定目標(biāo)，不利于多目標(biāo)情況下的緊急處理。在傳統(tǒng)攝影測量領(lǐng)域，則采用其中光學(xué)相機(jī)所攝影像進(jìn)行區(qū)域網(wǎng)平差，獲取影像精確的內(nèi)外方位元素，進(jìn)而采用前方交會方法獲取目標(biāo)的地面位置，其優(yōu)點(diǎn)是目標(biāo)定位的精度優(yōu)于激光定位的方法，缺點(diǎn)是技術(shù)流程復(fù)雜，處理時效上不能滿足準(zhǔn)實(shí)時的要求。此外，由于偵察平臺任務(wù)的臨時性，事先無法準(zhǔn)確預(yù)知目標(biāo)區(qū)域的地面控制情況，因此僅能采用攝影測量領(lǐng)域的無控平差技術(shù)，而這種技術(shù)的精度往往依賴于平臺觀測設(shè)備本身的精度。而且在進(jìn)行光束法平差的過程中，海量的物方點(diǎn)作為未知數(shù)增加了平臺機(jī)上的處理負(fù)擔(dān)，不利于這種技術(shù)的推廣應(yīng)用。因此，如何發(fā)揮光學(xué)視頻影像和激光測距裝置在信息上的互補(bǔ)優(yōu)勢、進(jìn)行這兩種數(shù)據(jù)的聯(lián)合平差處理、提升目標(biāo)定位的精度具有極大的研究意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為偵察平臺提供一種激光測距輔助光學(xué)影像聯(lián)合平差技術(shù)，它能夠充分發(fā)揮光學(xué)視頻影像多目標(biāo)跟蹤和激光裝置距離量測在信息獲取上的優(yōu)勢，快速、輕量地進(jìn)行這兩種數(shù)據(jù)的聯(lián)合處理，從而滿足平臺高精度對地觀測的需求。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種激光測距輔助光學(xué)影像聯(lián)合平差方法，將激光測距觀測轉(zhuǎn)化為坐標(biāo)觀測引入到光學(xué)影像的平差過程之中，包括以下步驟，

步驟1，獲取激光腳印點(diǎn)的概略坐標(biāo)與先驗(yàn)精度；

步驟2，按照POS初值計算激光腳印點(diǎn)在某一張影像上的反投影點(diǎn)，并通過匹配計算該反投影點(diǎn)在其他影像上的同名點(diǎn)；

步驟3，按照POS初值計算激光腳印點(diǎn)在所有影像上的反投影點(diǎn)；

步驟4，以所有影像的同名匹配點(diǎn)作為第一類像點(diǎn)觀測值，以步驟2所得激光腳印點(diǎn)在某張影像上的反投影點(diǎn)和該反投影點(diǎn)在其它影像上的匹配點(diǎn)作為第二類像點(diǎn)觀測值，以步驟3所得激光腳印點(diǎn)在所有影像上的反投影點(diǎn)作為第三類像點(diǎn)觀測值，按照如下子步驟建立聯(lián)合平差模型，

步驟4.1，計算左影像上點(diǎn)到核線的歸一化距離；

步驟4.2，計算同名點(diǎn)的累計點(diǎn)到核線距離的均方根，并作為聯(lián)合平差模型的直接觀測值；

步驟4.3，以同名點(diǎn)的累計點(diǎn)到核線距離的均方根分別對所有影像的外方位元素求微分，并形成誤差方程式；

步驟4.4，對于第二類和第三類像點(diǎn)觀測值，按照傳統(tǒng)攝影測量理論建立反投影殘差誤差方程式；

步驟4.5，對于激光腳印點(diǎn)的概略坐標(biāo)認(rèn)為其帶有誤差而建立相應(yīng)的觀測誤差方程式；

步驟4.6，若存在GPS或者POS觀測值，建立相應(yīng)的誤差方程式；