專利名稱：球面全景相機(jī)攝影測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于攝影測量與遙感技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及在球面全景裝置基礎(chǔ)上，采用球面全景測量理論，將攝影測量中的平面成像測量理論推廣到球面，利用球面采集范圍大，重疊率高特點(diǎn)，直接獲取球面圖像中目標(biāo)點(diǎn)的大地坐標(biāo)系下坐標(biāo)，直接在球面圖像中實(shí)現(xiàn)測繪數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)一套基于球面全景攝影測量的技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展和對海量空間數(shù)據(jù)需求的增加，人們對高效率、大視場、小型化遙測裝置的需求日益迫切。球面全景成像裝置具有靜態(tài)全方位、小型化、輸出標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)，更大限度地消除攝影死角；靜態(tài)全方位是指在不必移動成像裝置的條件下就能在一個時刻點(diǎn)獲取更廣視野覆蓋范圍的全方位圖像；小型化是指相機(jī)體積小巧，能進(jìn)一步組合集成；輸出標(biāo)準(zhǔn)化是指外部輸出的球面映射影像能直接反映被測目標(biāo)相對于球心觀察點(diǎn)的方位角和俯仰角，這將方便目標(biāo)定位計算。遙感裝置的成像范圍最大可擴(kuò)展成球面，形成一種球面全景。目前已有一些球面全景裝置，如Iadybug球面全景相機(jī)，一般只用于街景全方位瀏覽，室內(nèi)裝修預(yù)覽。這種全景裝置的圖像不同于普通相機(jī)，是做了球面映射的，有很大畸變。但由于缺少相關(guān)理論支持，目前球面全景相機(jī)鮮見用于空間攝影測量(如距離測量、高度測量、全景相機(jī)定標(biāo)、空間目標(biāo)點(diǎn)定位等)的方法。利用球面全景相機(jī)影像測量物方平面點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)空間攝影測量的關(guān)鍵。目前這方面未有公開發(fā)表文獻(xiàn)提供相關(guān)技術(shù)資料和系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)。為此本發(fā)明提出了一套基于球面全景相機(jī)的攝影測量方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是提供一種球面全景相機(jī)攝影測量方法，該方法能利用球面全景相機(jī)影像實(shí)現(xiàn)全方位空間攝影測量。本發(fā)明提供的技術(shù)方案是球面全景相機(jī)攝影測量方法，包括
①在物方平面上建立2維坐標(biāo)系x-z，在物方平面上選η> 4個不共線的控制點(diǎn)
(X” Z1)，…(xnJ Zn)；
②用球面全景相機(jī)拍攝能覆蓋物方平面上這些控制點(diǎn)的全景圖像，得到與這些控制點(diǎn)對應(yīng)的全景圖像的像坐標(biāo)(UpV1)^H(UwVn)；
φ-π(--1)
③利用公式
權(quán)利要求
1.球面全景相機(jī)攝影測量方法，包括①在物方平面上建立2維坐標(biāo)系x-z，在物方平面上選η> 4個不共線的控制點(diǎn)(X” Z1)，…(xnJ Zn)；②用球面全景相機(jī)拍攝能覆蓋物方平面上這些控制點(diǎn)的全景圖像，得到與這些控制點(diǎn)對應(yīng)的全景圖像的像坐標(biāo)(UpV1)^H(UwVn)；φζζττ ^--1)③利用公式
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于利用步驟⑤得到全景圖像上兩點(diǎn)(Ua，va)，(ub, Vb)對應(yīng)的外平面坐標(biāo)(xa，za)和 (Xb，Zb)；通過公式
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于將步驟④得到的H3x3矩陣前兩列[hn h21 h31]T[hn h21 ti31]T單位化得到
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于 利用公式
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于利用兩球面全景相機(jī)或同一相機(jī)不同地點(diǎn)拍攝的圖像得到目標(biāo)點(diǎn)的3維坐標(biāo)(x, y, ζ)①在兩個不同地點(diǎn)拍攝兩張都包含目標(biāo)點(diǎn)的球面全景影像；②利用權(quán)利要求4的方法得到兩個相機(jī)的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)R1,R2和光心位置T1, T2 ；③目標(biāo)點(diǎn)在第1個球面全景相機(jī)對應(yīng)的球面影像坐標(biāo)為(“’ 目標(biāo)點(diǎn)在第2個球面全景相機(jī)對應(yīng)的目標(biāo)球面影像坐標(biāo)為0/' ‘. ^ 利用公式
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于當(dāng)兩個相機(jī)主方向平行時，R1=Ii2=I；其中 I為單位陣，所述主方向?yàn)槿皥D像角坐標(biāo)(0，0)方向。
7.用球面全景相機(jī)進(jìn)行攝影測量的方法，包括①將球面全景相機(jī)平行于物方平面放置，球面全景相機(jī)中心到物方平面的距離是H ；②用球面全景相機(jī)拍攝包含物方平面和物方平面上方待測點(diǎn)的全景圖像，在全景圖像上選取待測點(diǎn)對應(yīng)的像坐標(biāo)《 ± i，κ ι i和待測點(diǎn)在物方平面上的垂足像坐標(biāo)“± 0，^^。利用公式6 = 宇- 計算P丄0和P I1 d h③計算待測點(diǎn)相對物方平面的高度h
全文摘要
一種球面全景相機(jī)攝影測量方法，包括在物方平面上建立2維坐標(biāo)系；用球面全景相機(jī)拍攝能覆蓋物方平面上n≥4個不共線的控制點(diǎn)的全景圖像，得到與這些控制點(diǎn)對應(yīng)的全景圖像的像坐標(biāo)(u1,v1),…(un,vn)；利用公式得到與控制點(diǎn)對應(yīng)的像角坐標(biāo)(φ1,θ1),…(φn,θn)；進(jìn)而得到映射關(guān)系矩陣H3x3=；由全景圖像上的任意物方平面成像點(diǎn)u,v計算出φ,θ,進(jìn)而得到對應(yīng)的物方平面坐標(biāo)x,z。本發(fā)明可直接獲得目標(biāo)的大地坐標(biāo)系坐標(biāo)，在圖像上進(jìn)行測繪信息采集。當(dāng)圖像上的各點(diǎn)的大地坐標(biāo)方位已知后，即可在圖像上進(jìn)行測繪信息的采集。如測量兩目標(biāo)點(diǎn)之間的距離、測量影像中房屋的高度、測量影像中不同地物之間的幾何位置關(guān)系等。
文檔編號G01C11/00GK102538761SQ20121000452
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月9日
發(fā)明者劉進(jìn), 龔建雅 申請人:劉進(jìn)