專利名稱：全景影像拼接及量測(cè)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于全景影像測(cè)量領(lǐng)域，具體是一種通過(guò)全景影像數(shù)據(jù)獲得空間信息的全景影像拼接及量測(cè)系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
隨著測(cè)繪技術(shù)和社會(huì)需求的不斷發(fā)展，全景相機(jī)及其360度全景影像已經(jīng)廣泛應(yīng)用于測(cè)繪生產(chǎn)和其它社會(huì)服務(wù)中。然而，目前的全景影像主要充當(dāng)虛擬場(chǎng)景的角色，全景影像可視化軟件通常只提供漫游和查詢等功能。從場(chǎng)景中獲取深度信息一直是機(jī)器視覺(jué)研究領(lǐng)域中最重要的問(wèn)題之一。地理信息系統(tǒng)的發(fā)展促進(jìn)了測(cè)繪技術(shù)的進(jìn)步，全景地圖是近年來(lái)地理信息系統(tǒng)發(fā)展的熱點(diǎn)方向，全景地圖系統(tǒng)也是數(shù)字城市建設(shè)的重要組成部分，它不僅對(duì)政府監(jiān)管部門(mén)在道路養(yǎng)護(hù)、城市管理以及安保任務(wù)執(zhí)行等方面具有輔助作用，還能為社會(huì)公眾的出行提供便利，利用全景影像處理技術(shù)，為我們提供了與真實(shí)地物、地貌近似的可視化模型全景圖像的可量測(cè)技術(shù)具有極大的實(shí)用價(jià)值，如在市政管理、規(guī)劃管理(如用于編制城鄉(xiāng)規(guī)劃中的現(xiàn)狀分析和調(diào)查、道路和市政設(shè)施規(guī)劃管理等)、應(yīng)急救援、實(shí)景導(dǎo)航和道路設(shè)施管理等中均發(fā)揮了不可取代的作用。目前，全景影像的一大局限在于可實(shí)現(xiàn)360°全景瀏覽及漫游等功能，卻無(wú)法提供物體的空間幾何信息。專利號(hào)申請(qǐng)?zhí)枮?01110029746的中國(guó)專利，利用柱面投影進(jìn)行影像畸變改正，然后基于sift算法對(duì)影像匹配拼接，最后根據(jù)控制點(diǎn)做后方交會(huì)然后再前方交會(huì)從而達(dá)到量測(cè)目的。該方法的修改畸變差效果一般，且匹配定位精度不高，而且，量測(cè)方法復(fù)雜，實(shí)際應(yīng)用還需要克服匹配、外方位元素解算等難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種通過(guò)魚(yú)眼影像數(shù)據(jù)快速、精確獲取物體空間幾何信息的簡(jiǎn)單、有效的全景 影像拼接及量測(cè)系統(tǒng)及方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種全景影像拼接及量測(cè)系統(tǒng)，包括360°全景影像拼接模塊、魚(yú)眼鏡頭畸變改正模塊和影像量測(cè)模塊，其中:360°全景影像拼接模塊用來(lái)將多幅魚(yú)眼影像拼接成360°全景影像；魚(yú)眼鏡頭畸變改正模塊用來(lái)改正單幅魚(yú)眼影像和360°全景影像的畸變；影像量測(cè)模塊用來(lái)獲取改正后的單幅魚(yú)眼影像和360°全景影像的空間信息，具體為:用來(lái)基于攝影測(cè)量學(xué)中的共線方程和相似三角形原理構(gòu)建像平面坐標(biāo)系和物方坐標(biāo)系之間的聯(lián)系，并根據(jù)物點(diǎn)在投影切平面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)獲取單幅魚(yú)眼影像或360°全景影像中任何兩物點(diǎn)之間的距離。上述魚(yú)眼鏡頭畸變改正模塊為基于球面模型的魚(yú)眼鏡頭畸變改正模塊。
上述360°全景影像拼接模塊進(jìn)一步包括畸變改正模塊和拼接模塊，其中，畸變改正模塊用來(lái)將單幅魚(yú)眼影像轉(zhuǎn)換成完全線性或部分線性影像；拼接模塊用來(lái)對(duì)畸變改正模塊改正后的影像進(jìn)行拼接以獲得360°全景影像。上述影像量測(cè)模塊進(jìn)一步包括子模塊地面線段量測(cè)模塊、豎直線段量測(cè)模塊和豎直平面內(nèi)非豎直線段量測(cè)模塊。一種全景影像拼接及量測(cè)方法，包括步驟:將多幅魚(yú)眼影像拼接成360°全景影像；改正單幅魚(yú)眼影像和360°全景影像的畸變；獲取改正后的單幅魚(yú)眼影像和360°全景影像的空間信息，具體為:基于攝影測(cè)量學(xué)中的共線方程和相似三角形原理構(gòu)建像平面坐標(biāo)系和物方坐標(biāo)系之間的聯(lián)系，并根據(jù)物點(diǎn)在投影切平面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)獲取單幅魚(yú)眼影像或360°全景影像中任何兩物點(diǎn)之間的距離。采用球面模型改正單幅魚(yú)眼影像和360°全景影像的畸變。上述獲取改正后的單幅魚(yú)眼影像和360°全景影像的空間信息，進(jìn)一步包括子步驟:I獲取地面線段距離，具體為:基于攝影測(cè)量學(xué)中的共線方程和相似三角形原理構(gòu)建像平面坐標(biāo)系和物方坐標(biāo)系之間的聯(lián)系，并根據(jù)地面物點(diǎn)在投影切平面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)獲取單幅魚(yú)眼影像或360°全景影像中兩地面物點(diǎn)A’ 、B’之間的距離L:
權(quán)利要求
1.全景影像拼接及量測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括360°全景影像拼接模塊、魚(yú)眼鏡頭畸變改正模塊和影像量測(cè)模塊，其中: 360°全景影像拼接模塊用來(lái)將多幅魚(yú)眼影像拼接成360°全景影像； 魚(yú)眼鏡頭畸變改正模塊用來(lái)改正單幅魚(yú)眼影像和360°全景影像的畸變； 影像量測(cè)模塊用來(lái)獲取改正后的單幅魚(yú)眼影像和360°全景影像的空間信息，具體為:用來(lái)基于攝影測(cè)量學(xué)中的共線方程和相似三角形原理構(gòu)建像平面坐標(biāo)系和物方坐標(biāo)系之間的聯(lián)系，并根據(jù)物點(diǎn)在投影切平面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)獲取單幅魚(yú)眼影像或360°全景影像中任何兩物點(diǎn)之間的距離。
2.如權(quán)利要求1所述的全景影像拼接及量測(cè)系統(tǒng)，其特征在于: 所述的魚(yú)眼鏡頭畸變改正模塊為基于球面模型的魚(yú)眼鏡頭畸變改正模塊。
3.如權(quán)利要求1所述的全景影像拼接及量測(cè)系統(tǒng)，其特征在于: 所述的360°全景影像拼接模塊進(jìn)一步包括畸變改正模塊和拼接模塊，其中: 畸變改正模塊用來(lái)將單幅魚(yú)眼影像轉(zhuǎn)換成完全線性或部分線性影像； 拼接模塊用來(lái)對(duì)畸變改正模塊改正后的影像進(jìn)行拼接以獲得360°全景影像。
4.如權(quán)利要求1所述的全景影像拼接及量測(cè)系統(tǒng)，其特征在于: 所述的影像量測(cè)模塊進(jìn) 一步包括子模塊地面線段量測(cè)模塊、豎直線段量測(cè)模塊和豎直平面內(nèi)非豎直線段量測(cè)模塊。
5.全景影像拼接及量測(cè)方法，其特征在于，包括步驟: 將多幅魚(yú)眼影像拼接成360°全景影像； 改正單幅魚(yú)眼影像和360°全景影像的畸變； 獲取改正后的單幅魚(yú)眼影像和360°全景影像的空間信息，具體為:基于攝影測(cè)量學(xué)中的共線方程和相似三角形原理構(gòu)建像平面坐標(biāo)系和物方坐標(biāo)系之間的聯(lián)系，并根據(jù)物點(diǎn)在投影切平面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)獲取單幅魚(yú)眼影像或360°全景影像中任何兩物點(diǎn)之間的距離。
6.如權(quán)利要求5所述的全景影像拼接及量測(cè)方法，其特征在于: 所述的改正單幅魚(yú)眼影像和360°全景影像的畸變是采用球面模型進(jìn)行改正。
7.如權(quán)利要求5所述的全景影像拼接及量測(cè)方法，其特征在于: 所述的獲取改正后的單幅魚(yú)眼影像和360°全景影像的空間信息，進(jìn)一步包括子步驟: I獲取地面線段距離，具體為: 基于攝影測(cè)量學(xué)中的共線方程和相似三角形原理構(gòu)建像平面坐標(biāo)系和物方坐標(biāo)系之間的聯(lián)系，并根據(jù)地面物點(diǎn)在投影切平面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)獲取單幅魚(yú)眼影像或360°全景影像中兩地面物點(diǎn)A’、B’之間的距離L: L = h l[f( 1 — 1 )32+(Xa~W/2 ~W/2)2 f Vd|yB-H/2| d|yA-H/2rJ 、|yA-H/2| |yB-H/2|' 其中，h為相機(jī)中心到地面的距離，f為相機(jī)焦距，d為象元大小，H、W分別為影像的高和寬；xA、yA分別為地面物點(diǎn)A’在投影切平面上對(duì)應(yīng)的投影點(diǎn)在投影切平面坐標(biāo)系上的橫、縱坐標(biāo)；χΒ、Yb分別為地面物點(diǎn)B’在投影切平面上對(duì)應(yīng)的投影點(diǎn)在投影切平面坐標(biāo)系上的橫、縱坐標(biāo)； 2獲取豎直線段距離，具體為: 基于攝影測(cè)量學(xué)中的共線方程和相似三角形原理構(gòu)建像平面坐標(biāo)系和物方坐標(biāo)系之間的聯(lián)系，并根據(jù)物點(diǎn)在投影切平面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)獲取單幅魚(yú)眼影像或360°全景影像中兩地面物點(diǎn)A’、B’之間的距離L:
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種全景影像拼接及量測(cè)系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括360°全景影像拼接模塊、魚(yú)眼鏡頭畸變改正模塊和影像量測(cè)模塊，其中，360°全景影像拼接模塊用來(lái)將多幅魚(yú)眼影像拼接成360°全景影像；魚(yú)眼鏡頭畸變改正模塊用來(lái)改正單幅魚(yú)眼影像和360°全景影像的畸變；影像量測(cè)模塊用來(lái)獲取改正后的單幅魚(yú)眼影像和360°全景影像的空間信息。本發(fā)明在已知相機(jī)焦距和象元大小的前提能對(duì)單幅魚(yú)眼影像和360°全景影像進(jìn)行精確量測(cè)。
文檔編號(hào)G06T15/00GK103226840SQ20131014558
公開(kāi)日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月24日
發(fā)明者詹總謙, 王鑫 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)