[發明專利]一種影像外方位元素在不同坐標系間高精度轉換方法

在審

• 申請號: 202210398419.1
• 申請日: 2022-04-15
• 公開（公告）號: CN114880727A
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 段延松;周琪;陶鵬杰;柯濤
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06F30/10
• 分類號: G06F30/10;G06T17/00;G06F17/11;G06F17/16
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 王琪

1.一種影像外方位元素在不同坐標系間高精度轉換方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，將外方位線元素轉換至目標坐標系下；

步驟2，按一定的間隔建立空間格網面，根據嚴格成像幾何模型獲得虛擬控制點；

步驟3，將所獲得虛擬控制點逐點轉換至目標坐標系下；

步驟4，通過坐標轉換法計算角元素在目標坐標系下的初值；

步驟5，在目標坐標系下，利用所求的外方位元素初值，虛擬控制點，基于共線條件的嚴格成像幾何模型解算出目標坐標系下的姿態參數。

2.如權利要求1所述的一種影像外方位元素在不同坐標系間高精度轉換方法，其特征在于：所述步驟1具體過程為：

步驟1.1，在原坐標系大地基準下，將外方位線元素坐標從投影坐標系按照原投影方式的反變換轉換至大地坐標系下；

步驟1.2，將大地坐標轉換至空間直角坐標系中；

步驟1.3，使用七參數轉換法將原坐標系大地基準下的空間直角坐標轉換到目標坐標系大地基準下；

步驟1.4，在目標坐標系大地基準下，將空間直角坐標轉為大地坐標；

步驟1.5，根據投影方式將大地坐標系下的坐標轉換至投影坐標系下從而完成線元素的轉換。

3.如權利要求2所述的一種影像外方位元素在不同坐標系間高精度轉換方法，其特征在于：步驟1.2中，將大地坐標轉換至空間直角坐標系的轉換公式為：

式中，T_e是外方位線元素在空間直角坐標系下的坐標；e為原坐標系所采用的基準橢球的第一偏心率，N為卯酉圈曲率半徑；(B，L，H)為線元素的大地坐標，B，L，H分別表示緯度，經度，高程。

4.如權利要求3所述的一種影像外方位元素在不同坐標系間高精度轉換方法，其特征在于：七參數轉換法的具體實現方式如下；

設兩空間直角坐標系間有7個轉換參數：3個平移參數(Δx Δy Δz)、3個旋轉參數(ε_xε_y ε_z)和一個尺度參數k，則由原空間直角坐標系轉換到目標空間直角坐標系的計算公式可以表示為：

式中，T_e′是轉換至目標坐標系大地基準下的空間直角坐標。

5.如權利要求4所述的一種影像外方位元素在不同坐標系間高精度轉換方法，其特征在于：步驟1.4中將空間直角坐標轉為大地坐標的計算公式為：

e′²＝(a²-b²)/a² (4)

式中，是目標坐標系大地基準下的大地坐標，(B′,L′,H′)分別代表該基準下的緯度，經度，高程；(X,Y,Z)為步驟1.3中T_e′的坐標，e′和N′為分別為目標坐標系所采用的基準橢球的第一偏心率和卯酉圈曲率半徑，a為參考橢球的赤道半徑，b為參考橢球的極軸半徑，由于式(3)中等式左右兩邊均有大地緯度B′，因此B′需要根據式(3)-式(5)迭代求解。

6.如權利要求5所述的一種影像外方位元素在不同坐標系間高精度轉換方法，其特征在于：步驟1.5線元素的轉換公式如下；

式中，O_p是線元素在投影坐標系下的坐標，是將大地坐標轉換為投影坐標系下的方程。