本申請涉及攝像測量的領(lǐng)域，尤其涉及一種用于航空攝影數(shù)據(jù)采集的姿態(tài)監(jiān)測方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、航空攝影測量數(shù)據(jù)是指通過航空攝影獲取的地表影像數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)通常用于制作地圖、地形圖、3d模型以及其他地理信息系統(tǒng)（gis）相關(guān)的應(yīng)用。飛行姿態(tài)通常指的是飛行器在空中的相對位置和方向。飛行姿態(tài)可以通過各種傳感器（如陀螺儀、加速度計、磁力計等）來測量，并通過飛行控制系統(tǒng)進行調(diào)整。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，飛行姿態(tài)的變化是影響航空設(shè)備航拍圖像質(zhì)量的重要因素。飛行姿態(tài)的異常變化主要是由于環(huán)境風速，如飛行中突然出現(xiàn)的強側(cè)風會導(dǎo)致畫面偏離原定的拍攝目標，影響航拍畫面效果。且飛機在進行轉(zhuǎn)彎時，如果轉(zhuǎn)彎過大，會導(dǎo)致飛機的飛行姿態(tài)發(fā)生變化，從而影響拍攝的圖像，造成圖像失真。所以如何在飛行過程中，判斷采集的照片數(shù)據(jù)是否由于航空設(shè)備姿態(tài)變化而出現(xiàn)較大的偏差成為亟需解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問題，本申請?zhí)峁┮环N用于航空攝影數(shù)據(jù)采集的姿態(tài)監(jiān)測方法及系統(tǒng)。

2、第一方面，本申請?zhí)峁┮环N用于航空攝影數(shù)據(jù)采集的姿態(tài)監(jiān)測方法，采用如下的技術(shù)方案：

3、一種用于航空攝影數(shù)據(jù)采集的姿態(tài)監(jiān)測方法，包括步驟：獲取航空設(shè)備在飛行中的采集的多幀圖像，對相鄰幀的圖像進行判讀，判讀的方法為：將前幀圖像的目標區(qū)域的邊緣作為窗口的邊緣，使用窗口遍歷后幀圖像，設(shè)置匹配函數(shù)，將匹配函數(shù)最大值對應(yīng)的區(qū)域作為后幀圖像的目標區(qū)域；計算各時刻目標區(qū)域的偏離系數(shù)，當偏離系數(shù)小于預(yù)設(shè)閾值時，判讀不通過并刪除對應(yīng)時刻的圖像，當連續(xù)預(yù)設(shè)幀圖像均為判讀不通過，則停止拍攝并返航；偏離系數(shù)的表達式：

4、，其中，表示偏離系數(shù)，表示時刻的前幀圖像目標區(qū)域與后幀圖像的目標區(qū)域幾何中心組成的第一向量，表示時刻的前幀圖像采集時的航空設(shè)備坐標與后幀圖像采集時航空設(shè)備坐標組成的第二向量，表示前幀圖像與后幀圖像的時間差，表示時刻航空設(shè)備的飛行速度，為第時刻航空設(shè)備的轉(zhuǎn)動角度，為時刻到時刻，水平面上航空設(shè)備在與飛行方向垂直方向上的位移，表示雙曲正切函數(shù)，表示航空設(shè)備的偏離程度與航空設(shè)備飛行的角度變化的同步程度，表示余弦度函數(shù)。

5、可選的，匹配函數(shù)的表達式為：

6、，其中，表示匹配函數(shù)，表示后幀圖像與前幀圖像中重合的像素點個數(shù)，表示前幀圖像中目標區(qū)域內(nèi)像素點的個數(shù)，表示后幀圖像中第個像素點的橫坐標，表示后幀圖像中第個像素點的縱坐標，表示前幀圖像中第個像素點的橫坐標，表示前幀圖像中第個像素點的縱坐標，表示前幀圖像中目標像素點的總數(shù)，表示后幀圖像中第個像素點的橫坐標，表示后幀圖像中第個像素點的縱坐標，表示前幀圖像中第個像素點的橫坐標，表示前幀圖像中第個像素點的縱坐標，表示目標區(qū)域內(nèi)像素點的總數(shù)。

7、可選的，匹配函數(shù)的表達式為：

8、，其中，表示匹配函數(shù)，表示后幀圖像與前幀圖像中重合的像素點個數(shù)，表示前幀圖像中目標區(qū)域內(nèi)像素點的個數(shù)，表示后幀圖像中第個像素點的橫坐標，表示后幀圖像中第個像素點的縱坐標，表示前幀圖像中第個像素點的橫坐標，表示前幀圖像中第個像素點的縱坐標，表示前幀圖像中目標像素點的總數(shù)，表示后幀圖像中第個像素點的橫坐標，表示后幀圖像中第個像素點的縱坐標，表示前幀圖像中第個像素點的橫坐標，表示前幀圖像中第個像素點的縱坐標，表示目標區(qū)域內(nèi)像素點的總數(shù)。

9、可選的，目標區(qū)域的設(shè)置方法包括：確定中心矩形；對中心矩形內(nèi)的像素點聚類得到多個聚類簇，每個聚類簇對應(yīng)一個連通域，計算各連通域的像素點均值與中心矩形內(nèi)像素點均值的絕對差值，將絕對差值的最大值對應(yīng)的連通域作為目標區(qū)域。

10、可選的，確定中心矩形的方法為：根據(jù)swif算法對歷史數(shù)據(jù)中相鄰幀圖像進行重疊處理，計算歷史數(shù)據(jù)中相鄰幀圖像的重合比例；將所有相鄰幀重合比例的均值作為圖像中心矩形的面積比例，得到中心矩形的面積，根據(jù)中心矩形的面積及長寬比，得到中心矩形的長和寬，中心矩形的長寬比例與圖像的長寬比例相同，中心矩形的幾何中心與圖像的幾何中心重合。

11、可選的，設(shè)置關(guān)于聚類的最小可達密度與簇內(nèi)最小樣本個數(shù)的響應(yīng)函數(shù)，根據(jù)響應(yīng)函數(shù)最大值對應(yīng)的最小可達密度距離和簇內(nèi)最小樣本個數(shù)進行聚類；響應(yīng)函數(shù)的表達式為：，其中，表示響應(yīng)函數(shù)，表示簇內(nèi)最小樣本個數(shù)，表示中心矩形內(nèi)的像素點個數(shù)，表示最小可達密度距離，表示中心矩形內(nèi)的像素值集合，max表示最大值函數(shù)，min表示最小值函數(shù)。

12、可選的，當連續(xù)預(yù)設(shè)幀圖像均為判讀不通過，則停止拍攝并返航，返航至目標點處重新進行拍攝，目標點為連續(xù)幀判讀不通過的圖像中第一幀圖像對應(yīng)的航空設(shè)備所在的位置。

13、第二方面，本申請?zhí)峁┮环N用于航空攝影數(shù)據(jù)采集的姿態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，采用如下的技術(shù)方案：

14、一種用于航空攝影數(shù)據(jù)采集的姿態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括：處理器和存儲器，所述存儲器存儲有計算機程序指令，當所述計算機程序指令被所述處理器執(zhí)行時實現(xiàn)根據(jù)上述的用于航空攝影數(shù)據(jù)采集的姿態(tài)監(jiān)測方法。

15、有益效果為：將上述的用于航空攝影數(shù)據(jù)采集的姿態(tài)監(jiān)測方法生成計算機程序，并存儲于存儲器中，以被處理器加載并執(zhí)行，從而，根據(jù)存儲器及處理器制作系統(tǒng)，方便使用。

16、本申請具有以下技術(shù)效果：

17、1、在航空設(shè)備采集圖像的過程中，計算相鄰幀圖像的偏離系數(shù)，偏離系數(shù)是一個綜合了目標區(qū)域位移、航空設(shè)備位移、時間差、飛行速度和轉(zhuǎn)動角度的度量，用于判斷圖像是否因為航空設(shè)備的姿態(tài)變化而出現(xiàn)較大的偏差。如果偏離系數(shù)超過預(yù)設(shè)閾值，表明圖像質(zhì)量不滿足要求，需要刪除對應(yīng)時刻的圖像。

18、2、在飛行過程中實時監(jiān)測航空設(shè)備在飛行過程中判斷采集的照片數(shù)據(jù)是否由于航空設(shè)備姿態(tài)變化而出現(xiàn)較大的偏差，如果連續(xù)出現(xiàn)較大的偏差，說明此時航空設(shè)備的姿態(tài)異常，停止當前采集行為，并返航至出現(xiàn)連續(xù)異常的起始位置重新進行拍攝，相對于飛行完成后再進行照片判讀和重新采集，提高了效率。

技術(shù)特征：

1.一種用于航空攝影數(shù)據(jù)采集的姿態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，包括步驟：獲取航空設(shè)備在飛行中的采集的多幀圖像，對相鄰幀的圖像進行判讀，判讀的方法為：將前幀圖像的目標區(qū)域的邊緣作為窗口的邊緣，使用窗口遍歷后幀圖像，設(shè)置匹配函數(shù)，將匹配函數(shù)最大值對應(yīng)的區(qū)域作為后幀圖像的目標區(qū)域；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于航空攝影數(shù)據(jù)采集的姿態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，匹配函數(shù)的表達式為：，其中，表示匹配函數(shù)，表示后幀圖像與前幀圖像中重合的像素點個數(shù)，表示前幀圖像中目標區(qū)域內(nèi)像素點的個數(shù)，表示后幀圖像中第個像素點的橫坐標，表示后幀圖像中第個像素點的縱坐標，表示前幀圖像中第個像素點的橫坐標，表示前幀圖像中第個像素點的縱坐標，表示前幀圖像中目標像素點的總數(shù)，表示后幀圖像中第個像素點的橫坐標，表示后幀圖像中第個像素點的縱坐標，表示前幀圖像中第個像素點的橫坐標，表示前幀圖像中第個像素點的縱坐標，表示目標區(qū)域內(nèi)像素點的總數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于航空攝影數(shù)據(jù)采集的姿態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，匹配函數(shù)的表達式為：，其中，表示匹配函數(shù)，表示后幀圖像與前幀圖像中重合的像素點個數(shù)，表示前幀圖像中目標區(qū)域內(nèi)像素點的個數(shù)，表示后幀圖像中第個像素點的橫坐標，表示后幀圖像中第個像素點的縱坐標，表示前幀圖像中第個像素點的橫坐標，表示前幀圖像中第個像素點的縱坐標，表示前幀圖像中目標像素點的總數(shù)，表示后幀圖像中第個像素點的橫坐標，表示后幀圖像中第個像素點的縱坐標，表示前幀圖像中第個像素點的橫坐標，表示前幀圖像中第個像素點的縱坐標，表示目標區(qū)域內(nèi)像素點的總數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的用于航空攝影數(shù)據(jù)采集的姿態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，目標區(qū)域的設(shè)置方法包括：確定中心矩形；對中心矩形內(nèi)的像素點聚類得到多個聚類簇，每個聚類簇對應(yīng)一個連通域，計算各連通域的像素點均值與中心矩形內(nèi)像素點均值的絕對差值，將絕對差值的最大值對應(yīng)的連通域作為目標區(qū)域。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于航空攝影數(shù)據(jù)采集的姿態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，確定中心矩形的方法為：根據(jù)swif算法對歷史數(shù)據(jù)中相鄰幀圖像進行重疊處理，計算歷史數(shù)據(jù)中相鄰幀圖像的重合比例；將所有相鄰幀重合比例的均值作為圖像中心矩形的面積比例，得到中心矩形的面積，根據(jù)中心矩形的面積及長寬比，得到中心矩形的長和寬，中心矩形的長寬比例與圖像的長寬比例相同，中心矩形的幾何中心與圖像的幾何中心重合。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于航空攝影數(shù)據(jù)采集的姿態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，設(shè)置關(guān)于聚類的最小可達密度與簇內(nèi)最小樣本個數(shù)的響應(yīng)函數(shù)，根據(jù)響應(yīng)函數(shù)最大值對應(yīng)的最小可達密度距離和簇內(nèi)最小樣本個數(shù)進行聚類；響應(yīng)函數(shù)的表達式為：，其中，表示響應(yīng)函數(shù)，表示簇內(nèi)最小樣本個數(shù)，表示中心矩形內(nèi)的像素點個數(shù)，表示最小可達密度距離，表示中心矩形內(nèi)的像素值集合，max表示最大值函數(shù)，min表示最小值函數(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于航空攝影數(shù)據(jù)采集的姿態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，當連續(xù)預(yù)設(shè)幀圖像均為判讀不通過，則停止拍攝并返航，返航至目標點處重新進行拍攝，目標點為連續(xù)幀判讀不通過的圖像中第一幀圖像對應(yīng)的航空設(shè)備所在的位置。

8.一種用于航空攝影數(shù)據(jù)采集的姿態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括：處理器和存儲器，所述存儲器存儲有計算機程序指令，當所述計算機程序指令被所述處理器執(zhí)行時實現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述的用于航空攝影數(shù)據(jù)采集的姿態(tài)監(jiān)測方法。

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及攝像測量的領(lǐng)域，尤其涉及一種用于航空攝影數(shù)據(jù)采集的姿態(tài)監(jiān)測方法及系統(tǒng)，方法步驟：獲取航空設(shè)備在飛行中的采集的多幀圖像，對相鄰幀的圖像進行判讀，判讀的方法為：將前幀圖像的目標區(qū)域的邊緣作為窗口的邊緣，使用窗口遍歷后幀圖像，設(shè)置匹配函數(shù)，將匹配函數(shù)最大值對應(yīng)的區(qū)域作為后幀圖像的目標區(qū)域；計算各時刻目標區(qū)域的偏離系數(shù)，當偏離系數(shù)小于預(yù)設(shè)閾值時，判讀不通過并刪除對應(yīng)時刻的圖像，當連續(xù)預(yù)設(shè)幀圖像均為判讀不通過，則停止拍攝并返航。本申請具有實時監(jiān)測航空設(shè)備采集的照片數(shù)據(jù)是否由于航空設(shè)備姿態(tài)變化而出現(xiàn)較大的偏差的效果。

技術(shù)研發(fā)人員：宮雪清,宋修榮,榮坤波
受保護的技術(shù)使用者：山東華地測繪地理信息有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19