[发明专利]球面全景相机摄影测量方法

说明书

技术领域  

本发明属于摄影测量与遥感技术领域，主要涉及在球面全景装置基础上，采用球面全景测量理论，将摄影测量中的平面成像测量理论推广到球面，利用球面采集范围大，重叠率高特点，直接获取球面图像中目标点的大地坐标系下坐标，直接在球面图像中实现测绘数据采集，实现一套基于球面全景摄影测量的技术。

背景技术

随着现代信息技术的飞速发展和对海量空间数据需求的增加，人们对高效率、大视场、小型化遥测装置的需求日益迫切。球面全景成像装置具有静态全方位、小型化、输出标准化的特点，更大限度地消除摄影死角；静态全方位是指在不必移动成像装置的条件下就能在一个时刻点获取更广视野覆盖范围的全方位图像；小型化是指相机体积小巧，能进一步组合集成；输出标准化是指外部输出的球面映射影像能直接反映被测目标相对于球心观察点的方位角和俯仰角,这将方便目标定位计算。

遥感装置的成像范围最大可扩展成球面，形成一种球面全景。目前已有一些球面全景装置，如ladybug球面全景相机，一般只用于街景全方位浏览，室内装修预览。这种全景装置的图像不同于普通相机，是做了球面映射的，有很大畸变。但由于缺少相关理论支持，目前球面全景相机鲜见用于空间摄影测量（如距离测量、高度测量、全景相机定标、空间目标点定位等）的方法。

利用球面全景相机影像测量物方平面点是实现空间摄影测量的关键。目前这方面未有公开发表文献提供相关技术资料和系统的理论基础。为此本发明提出了一套基于球面全景相机的摄影测量方法。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种球面全景相机摄影测量方法，该方法能利用球面全景相机影像实现全方位空间摄影测量。

本发明提供的技术方案是：球面全景相机摄影测量方法，包括：

① 在物方平面上建立2维坐标系x-z，在物方平面上选n≥4个不共线的控制点(x₁,z₁),…(x_n,z_n)；

② 用球面全景相机拍摄能覆盖物方平面上这些控制点的全景图像，得到与这些控制点对应的全景图像的像坐标 (u₁,v₁),…(u_n,v_n)；

③ 利用公式                                                得到与控制点对应的像角坐标(φ₁,θ₁),…(φ_n,θ_n)；其中w、h是全景图像的宽和高；

④ 解下面方程

得到映射关系矩阵H_3x3=；

⑤得到映射关系矩阵H_3x3后，可由全景图像上的任意物方平面成像点u,v计算出φ, θ, 进而得到对应的物方平面坐标x,z：

利用先计算出φ, θ得到矢量

然后代入 =可以解得x/d,z/d和1/d，d为常数；进而得到x和z。

本发明可利用步骤⑤得到全景图像上两点(u_a,v_a),(u_b,v_b)对应的外平面坐标(x_a,z_a)和(x_b,z_b)；

通过公式测量两点(x_a,z_a)和(x_b,z_b)之间的距离。

本发明还可将步骤④得到的H_3x3矩阵前两列[h₁₁ h₂₁ h₃₁]^T[h₁₁ h₂₁ h₃₁]^T单位化得到

s₁= 

s₂= 

s=(s₁+s₂)/2

可得r₁ = [h₁₁/s  h₂₁/s  h₃₁/s ]^T