[發明專利]一種大幅面等效中心投影影像無縫拼接方法

有效

• 申請號: 201810426652.X
• 申請日: 2018-05-07
• 公開（公告）號: CN108955642B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 李春梅
• 申請（專利權）人: 江蘇師范大學
• 主分類號: G01C11/02
• 分類號: G01C11/02;G01C11/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種大幅面等效中心投影影像無縫拼接方法，包括以下步驟：a、基于旋轉相機系統的旋轉影像采集；b、根據旋轉攝影時全站儀提供的水平角讀數將旋轉影像糾正到選定的基準面上，完成旋轉影像投影變換；c、根據旋轉影像重疊范圍內匹配獲得的高精度同名像點，利用顧及相機位姿偏移的旋轉影像精密相對定向模型求出旋轉影像的精確相對方位元素；d、按照相對定向模型求得的精確方位元素將旋轉影像糾正到參考平面上并實現大幅面等效中心投影影像無縫拼接；e、拼接精度評定，通過相對定向后旋轉影像上同名特征點的單位權中誤差估算拼接精度。本發明有效增大單個攝站的影像覆蓋范圍，解決數碼相機視場角過小的不足。

技術領域

本發明涉及數字近景攝影測量及計算機視覺中大幅面影像獲取領域，具體為一種大 幅面等效中心投影影像無縫拼接方法。

背景技術

當前數碼相機成為數字攝影測量及計算機視覺數據獲取的主流技術，實用化的數碼 相機需同時具備高分辨率和大視場角的條件。然而數碼相機有些性能卻遠不及傳統的銀 鹽膠片成像，CCD或者CMOS感光傳感面陣受材料與工藝的影響，承影面大大小于以 鹵化銀為感光材料的銀鹽模擬相機的膠片，導致同焦距下數碼相機視場范圍較小，而增 大地面覆蓋利于提高空間點深度方向精度及作業效率。故用小面陣CCD獲取高分辨率 影像時，由于相幅太小，難以同時滿足近景攝影測量對影像重疊度和攝影基線的要求。

為解決數碼相機應用于攝影測量存在的視場角小的問題，目前對于大幅面影像獲取 大多基于航天航空攝影測量，航空數字相機所用感光器件主要有線陣和面陣兩類，線陣推掃成像是利用線陣傳感器相機以推掃成像方式對地面景物照相，線陣推掃成像測量范圍較大，并能實現動態測量，因而在航天測繪相機中應用較多。

面陣相機采用嚴格的中心投影方式成像，可量測性高，因而在航空數字相機中得以 廣泛應用。目前市場上數碼相機的像幅一般只有5k×4k的水平，超過10k×10k的數碼相機傳感器還停留在研究和軍事試用階段，而且即使出現仍是價格昂貴，使用要求的環境 條件苛刻。由于技術水平和經濟原因，目前能直接獲取的CCD面陣傳感器還不能滿足 構建高分辨率大視場角攝影測量相機的要求。為解決數碼相機應用于攝影測量存在的視 場角小的問題，目前航空攝影測量領域，大多采用多鏡頭成像拼接技術增大影像像幅。 國內外研制了多種組合型大面陣航攝相機。SWDC新型數字航測相機系統基于四臺非量 測型數字相機，單機像素數為3900萬，像元大小為6.8，并集成高精度GPS、數字羅盤、 嵌入式工業控制計算機，航線設計與控制及大量后處理專業軟件，成為超大幅面專業量 測型相機。組合寬角視場增加傳感器的成像像幅，航向方向增加基高比提高高程測量精 度，旁向方向增加地面覆蓋從而提高了作業效率。組合相機解決了單鏡頭數碼相機視場 角小的問題。

多基線攝影測量是實現大視場的另一種形式，利用張祖勛院士提出的計算機視覺代 替人眼的“短基線、多影像攝影測量”原理，采用“多目”視覺方式，充分利用影像間 的多度重疊有效提高匹配的準確性及交會精度。

雖然國內外在大幅面影像獲取方面取得了大量研究成果，但還需存在一定的缺陷。 目前對于大幅面影像獲取大多基于航天航空攝影測量，很少涉及地面近景攝影測量。線 陣推掃成像不是一個投影中心，攝影測量解析模型難以直接應用；組合相機通過影像拼接實現了大幅面影像獲取，但其成本高，設備大，地面開展不靈活；多基線攝影測量是 實現大幅面影像獲取的另一種途徑，但其影像重疊度要求高，野外實測難度大，難以滿 足快速且低成本作業要求。

發明內容

發明目的：本發明目的是提供一種集影像采集與拼接于一體的大幅面等效中心投影 影像無縫拼接方法。

技術方案：本發明所述的一種大幅面等效中心投影影像無縫拼接方法，包括以下步 驟：

a、基于旋轉相機系統的旋轉影像采集；

b、根據旋轉攝影時全站儀提供的水平角讀數將旋轉影像糾正到選定的基準面上，完成旋轉影像投影變換；