[發(fā)明專利]一種面向地震應急響應的無人機遙感影像快速定位方法

有效

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• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112132029B
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發(fā)明（設計）人: 王書民;竇愛霞;袁小祥;丁玲
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地震局地震預測研究所
• 主分類號: G06V20/17
• 分類號: G06V20/17;G06V20/10;G06V10/44;G06V10/25;G06T3/60;G06T7/70
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11467
• 代理人: 申星宇

本發(fā)明公開了一種面向地震應急響應的無人機遙感影像快速定位方法，輸入無人機高空間分辨率遙感影像序列和位置姿態(tài)參數(shù)得到影像定位的外方位元素；采用世界文件輔助進行無人機遙感影像數(shù)據(jù)快速定位，將序列影像的外方位元素轉(zhuǎn)換為世界文件所需要的位置、轉(zhuǎn)角定義形式，確定影像初始位置；將所述初始定位的無人機遙感初始輪廓圖與參考影像數(shù)據(jù)進行疊加；根據(jù)輪廓圖和參考影像數(shù)據(jù)匹疊加結(jié)果，采用整體誤差改進和旋轉(zhuǎn)變換補償對位置與角度參數(shù)進行修正得到定位后的序列圖像。本發(fā)明提高無人機遙感影像快速定位的時效性并減少了序列影像快速定位的整體誤差，有效避免了不同轉(zhuǎn)角方式導致影像定位精度降低問題，實現(xiàn)高效率和高精度定位。

技術領域

本發(fā)明涉及影像數(shù)據(jù)成像技術領域，具體而言，涉及一種面向地震應急響應的無人機遙感影像快速定位方法。

背景技術

無人機遙感影像快速獲取系統(tǒng)具有機動靈活、響應速度快、云下攝影等技術特點，在地震應急與災害處置等方面，已經(jīng)成為一種重要的災情數(shù)據(jù)快速獲取與查看技術手段，備受人們關注。目前，無人機遙感影像數(shù)據(jù)處理主要是基于計算機視覺方法進行影像數(shù)據(jù)的快速拼接，無人機遙感影像數(shù)據(jù)的快速拼接可以獲取災區(qū)的全景影像，一般要經(jīng)過圖像特征提取、特征配準、影像空間變換及光束法平差、融合勻色等步驟，耗時較長，對于上千張無人機遙感影像，通常需要數(shù)個小時進行影像的拼接；基于無人機遙感影像進行的三維重構(gòu)，通常需要經(jīng)過稀疏匹配、稠密匹配、平差、點云坐標解算等步驟，耗時較長，也需要數(shù)個小時來進行點云三維重構(gòu)。上述無人機遙感影像數(shù)據(jù)的處理方法，目前已經(jīng)在商業(yè)軟件上實現(xiàn)，例如PhotoScan，Smart3D等，其處理的影像數(shù)據(jù)產(chǎn)品可以進行專題影像圖的制作等。

然而，在地震應急期間，由于時間緊、任務重，數(shù)小時的時間開銷，對于快速了解災區(qū)的災情信息顯得滯后，其可以作為災情獲取系統(tǒng)產(chǎn)出的高一級別產(chǎn)品進行產(chǎn)出，在地震應急階段需要以最快的速度將捕獲到的災情圖像遞送到指揮部進行判定，因此需要一種面向地震應急響應的無人機遙感影像快速定位方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明在于提供一種面向地震應急響應的無人機遙感影像快速定位方法，其能夠緩解上述問題。

為了緩解上述的問題，本發(fā)明采取的技術方案如下：

本發(fā)明包括：

A輸入無人機高空間分辨率序列影像和位置姿態(tài)參數(shù)得到影像定位的外方位元素；

B采用世界文件形式進行無人機遙感影像數(shù)據(jù)快速定位，將序列影像的外方位元素轉(zhuǎn)換為世界文件所需要的位置、轉(zhuǎn)角定義形式，確定影像初始位置；

C將所初始定位的無人機遙感影像輪廓圖與參考影像進行匹配疊加；

D根據(jù)輪廓圖和參考影像數(shù)據(jù)匹配疊加結(jié)果，采用整體誤差改進和旋轉(zhuǎn)變換補償進行修正，得到序列影像快速定位圖像。

進一步地，所述無人機遙感影像直接定位模型的建立依靠相機曝光時刻的位置姿態(tài)數(shù)據(jù)，通過不同坐標系之間的轉(zhuǎn)換實現(xiàn)，包括相機坐標系、IMU坐標系，導航坐標系和地心地固坐標系。具體如下：

其中，[x′，y′]^T為原始影像地理定位后具備的空間坐標；[x，y]^T原始影像像素坐標，為無量綱；λ為縮放系數(shù)，其為影像的空間分辨率；θ為無人機飛行過程中的傳感器繞主光軸旋轉(zhuǎn)角度；T為平移矩陣，Tx為沿xx方向上的平移量，Ty為沿y方向上的平移量。

進一步地，所述直接定位方法轉(zhuǎn)化為世界文件輔助柵格影像的地理定位方法，建立無人機遙感影像快速地理定位模型，具體如下：