均高程值，f為拍攝目標(biāo)影像的攝影機(jī)的主距。
[0081]也就是在執(zhí)行步驟S103的時候，除了平均高程值、像點(diǎn)坐標(biāo)和目標(biāo)影像的方向余弦，還需要知曉外方位元素中的Xs、Ys、Zs，這三個外方位元素是可以通過無人機(jī)攜帶的定姿定位系統(tǒng)獲取到的。
[0082]下面，提供一份本發(fā)明所提供的方法的具體實(shí)例，共分為六個步驟:
[0083]1、搜集已有的全國90米分辨率的DEM數(shù)據(jù)，并獲取目標(biāo)區(qū)域平均高程Z平均作為初始高程值；
[0084]2、由無人機(jī)的攝像機(jī)的檢校文件(無人機(jī)的攝像機(jī)平常定期做檢校，以備應(yīng)急之用)獲取其內(nèi)方位元素(:?^()，7())和像元大小^^1^^1)，結(jié)合以上數(shù)據(jù)計算影像上多邊形各個角點(diǎn)的像點(diǎn)坐標(biāo)(11、71，12、72..^ + );
[0085]3、通過無人機(jī)攜帶的定姿定位系統(tǒng)獲取影像的外方位元素(Xs、Ys、Zs、φ、ω、κ)，并由φ、ω、κ計算3x3旋轉(zhuǎn)矩陣中的元素a1、b1、ci(i = l，2，3)；
[0086]4、利用第1步得到的初始高程值2平均，第2步所獲取的像點(diǎn)坐標(biāo)(11、71，12、72丨111、yn)、主距f和第3步所獲取的Xs、Ys、Zs、a1、b1、Ci (i = I，2，3，結(jié)合攝影測量中的共線方程求出像點(diǎn)所對應(yīng)的地面點(diǎn)在地面測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，共線方程如下:
[0087]X^=Xs+(Z^ipZs )*(aix+a2y~a3f)/ (cix+c2y-c3f)
[0088]Y^= Ys+(Z^ipZs)*(bix+b2y~b3f)/(cix+c2y-c3f)；
[0089]5、根據(jù)第4步求出的地面點(diǎn)坐標(biāo)(X物，Y物)，在90米的DEM格網(wǎng)上采用雙線性內(nèi)插的方法，求出該地面點(diǎn)所對應(yīng)的DEM高程值Z1，將Z1與初始高程Z平均相比較，若Z1-Z的絕對值小于閾值，則該地面點(diǎn)坐標(biāo)即為所求，否則將2:作為初始高程值帶入共線方程進(jìn)行迭代計算，直到滿足精度要求為止，最終得到地面點(diǎn)坐標(biāo)；
[0090]6、利用第5步求得的各個角點(diǎn)的地面點(diǎn)坐標(biāo)，帶入求面積公式求出目標(biāo)區(qū)域的粗略面積。
[0091]整體來看本申請所提供的指定區(qū)域面積的應(yīng)急獲取方法，其與相關(guān)技術(shù)中的獲取面積方法(主要指攝影測量由地面控制點(diǎn)求精確外方位元素技術(shù))相比。攝影測量由地面控制點(diǎn)求精確外方位元素技術(shù)，首先要在目標(biāo)區(qū)域布設(shè)一定數(shù)量，且分布均勻的地面控制點(diǎn)；然后搭載平臺掛載數(shù)碼相機(jī)以及定姿定位系統(tǒng)，進(jìn)而通過數(shù)碼相機(jī)和定姿定位系統(tǒng)來獲取目標(biāo)區(qū)域的數(shù)字影像，再由數(shù)字影像的像點(diǎn)坐標(biāo)及其對應(yīng)的地面控制點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行后方交會，求出每幅影像的精確外方位元素，接著由共線方程求指定像點(diǎn)的地面點(diǎn)坐標(biāo)，最終求出多邊形的面積。而本申請所提供的方法不需要地面布設(shè)控制點(diǎn)，在很短的時間內(nèi)就能獲得目標(biāo)區(qū)域的粗略面積，又通過已有的DEM數(shù)據(jù)作迭代，提高了面積量測精度，為應(yīng)急指揮、行動計劃和分析決策提供支撐，提高相關(guān)部門快速反應(yīng)和正確判斷的能力。并且，以上所有步驟均可由VC++編程實(shí)現(xiàn)。
[0092]本實(shí)施例還提供了與指定區(qū)域面積的應(yīng)急獲取方法相對應(yīng)的指定區(qū)域面積的應(yīng)急獲取裝置，包括:
[0093]獲取模塊，用于查找歷史DEM數(shù)據(jù)，以獲取目標(biāo)區(qū)域的平均高程值；
[0094]第一計算模塊，用于根據(jù)預(yù)先獲取的內(nèi)方位元素和像元大小，計算目標(biāo)影像上目標(biāo)區(qū)域所對應(yīng)的多邊形的各個角點(diǎn)在目標(biāo)影像上的像點(diǎn)的像點(diǎn)坐標(biāo)，目標(biāo)區(qū)域位于目標(biāo)影像上；
[0095]第二計算模塊，用于根據(jù)目標(biāo)區(qū)域的平均高程值、像點(diǎn)坐標(biāo)和預(yù)先獲取的目標(biāo)影像的方向余弦，計算每個像點(diǎn)所對應(yīng)的地面點(diǎn)在地面坐標(biāo)系中的地面點(diǎn)坐標(biāo)；
[0096]第三計算模塊，用于根據(jù)地面點(diǎn)坐標(biāo)計算目標(biāo)區(qū)域的面積。
[0097]優(yōu)選的，還包括:
[0098]第四計算模塊，用于在DEM格網(wǎng)上，使用地面點(diǎn)坐標(biāo)，采用雙線性內(nèi)插法，計算地面點(diǎn)的DEM高程值;若DEM高程值與平均高程值的差值小于預(yù)設(shè)閾值，則第三計算模塊工作。
[0099]所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統(tǒng)、裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實(shí)施例中的對應(yīng)過程，在此不再贅述。
[0100]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.指定區(qū)域面積的應(yīng)急獲取方法，其特征在于，包括: 查找歷史DEM數(shù)據(jù)，以獲取目標(biāo)區(qū)域的平均高程值； 根據(jù)預(yù)先獲取的內(nèi)方位元素和像元大小，計算目標(biāo)影像上目標(biāo)區(qū)域所對應(yīng)的多邊形的各個角點(diǎn)在所述目標(biāo)影像上的像點(diǎn)的像點(diǎn)坐標(biāo)，目標(biāo)區(qū)域位于所述目標(biāo)影像上； 根據(jù)所述目標(biāo)區(qū)域的平均高程值、所述像點(diǎn)坐標(biāo)和預(yù)先獲取的目標(biāo)影像的方向余弦，計算每個像點(diǎn)所對應(yīng)的地面點(diǎn)在地面坐標(biāo)系中的地面點(diǎn)坐標(biāo)； 根據(jù)所述地面點(diǎn)坐標(biāo)計算所述目標(biāo)區(qū)域的面積。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的指定區(qū)域面積的應(yīng)急獲取方法，其特征在于，還包括: 在DEM格網(wǎng)上，使用所述地面點(diǎn)坐標(biāo)，采用雙線性內(nèi)插法，計算所述地面點(diǎn)的DEM高程值； 若所述DEM高程值與所述平均高程值的差值小于預(yù)設(shè)閾值，則執(zhí)行步驟所述根據(jù)所述地面點(diǎn)坐標(biāo)計算所述目標(biāo)區(qū)域的面積。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的指定區(qū)域面積的應(yīng)急獲取方法，其特征在于，還包括: 若所述DEM高程值與所述平均高程值的差值大于或等于所述預(yù)設(shè)閾值，則將所述DEM高程值作為平均高程值，并重新執(zhí)行如下步驟，根據(jù)所述目標(biāo)區(qū)域的平均高程值、所述像點(diǎn)坐標(biāo)和預(yù)先獲取的目標(biāo)影像的方向余弦，計算每個像點(diǎn)所對應(yīng)的地面點(diǎn)在地面坐標(biāo)系中的地面點(diǎn)坐標(biāo)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的指定區(qū)域面積的應(yīng)急獲取方法，其特征在于，所述根據(jù)所述目標(biāo)區(qū)域的平均高程值、所述像點(diǎn)坐標(biāo)和預(yù)先獲取的目標(biāo)影像的方向余弦，計算每個像點(diǎn)所對應(yīng)的地面點(diǎn)在地面坐標(biāo)系中的地面點(diǎn)坐標(biāo)包括:按照如下公式計算地面點(diǎn)坐標(biāo):Xti= Xs+(Z^tipZs) * (aix+a2y-a3f) / (Cix+C2y-C3f) Y物=Ys+(Z^rZs)*(bix+b2y_b3f)/(cix+C2y_C3f)； 其中，X物為地面點(diǎn)在地面坐標(biāo)系的橫坐標(biāo);Y物為地面點(diǎn)在地面坐標(biāo)系的縱坐標(biāo);Xs、Ys、Zs為目標(biāo)影像的外方位元素;、匕、^，(i = I，2，3)，為目標(biāo)影像的像空間坐標(biāo)系和像空間輔助坐標(biāo)系間夾角的方向余弦;Zto為平均高程值，f為拍攝目標(biāo)影像的攝像機(jī)的主距。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的指定區(qū)域面積的應(yīng)急獲取方法，其特征在于，所述查找歷史DEM數(shù)據(jù)，以獲取目標(biāo)區(qū)域的平均高程值包括: 在90米分辨率的數(shù)據(jù)庫中查找歷史DEM數(shù)據(jù)，以獲取目標(biāo)區(qū)域的平均高程值。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的指定區(qū)域面積的應(yīng)急獲取方法，其特征在于，所述根據(jù)預(yù)先獲取的內(nèi)方位元素和像元大小，計算目標(biāo)影像上目標(biāo)區(qū)域所對應(yīng)的多邊形的各個角點(diǎn)在所述目標(biāo)影像上的像點(diǎn)的像點(diǎn)坐標(biāo)包括: 在無人機(jī)攝像機(jī)的檢校文件的校驗(yàn)文件中查找內(nèi)方位元素和像元大?。?根據(jù)所述內(nèi)方位元素和像元大小，計算目標(biāo)影像上多邊形的各個角點(diǎn)在所述目標(biāo)影像上的像平面坐標(biāo)系中的像點(diǎn)坐標(biāo)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的指定區(qū)域面積的應(yīng)急獲取方法，其特征在于，還包括: 通過無人機(jī)攜帶的定姿定位系統(tǒng)獲取目標(biāo)影像的外方位元素； 根據(jù)所述外方位元素計算旋轉(zhuǎn)矩陣中的方向余弦。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的指定區(qū)域面積的應(yīng)急獲取方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)閾值為0.01 米。9.指定區(qū)域面積的應(yīng)急獲取裝置，其特征在于，包括: 獲取模塊，用于查找歷史DEM數(shù)據(jù)，以獲取目標(biāo)區(qū)域的平均高程值； 第一計算模塊，用于根據(jù)預(yù)先獲取的內(nèi)方位元素和像元大小，計算目標(biāo)影像上目標(biāo)區(qū)域所對應(yīng)的多邊形的各個角點(diǎn)在所述目標(biāo)影像上的像點(diǎn)的像點(diǎn)坐標(biāo)，目標(biāo)區(qū)域位于所述目標(biāo)影像上； 第二計算模塊，用于根據(jù)所述目標(biāo)區(qū)域的平均高程值、所述像點(diǎn)坐標(biāo)和預(yù)先獲取的目標(biāo)影像的方向余弦，計算每個像點(diǎn)所對應(yīng)的地面點(diǎn)在地面坐標(biāo)系中的地面點(diǎn)坐標(biāo)； 第三計算模塊，用于根據(jù)所述地面點(diǎn)坐標(biāo)計算所述目標(biāo)區(qū)域的面積。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的指定區(qū)域面積的應(yīng)急獲取裝置，其特征在于，還包括: 第四計算模塊，用于在DEM格網(wǎng)上，使用所述地面點(diǎn)坐標(biāo)，采用雙線性內(nèi)插法，計算所述地面點(diǎn)的DEM高程值;若所述DEM高程值與所述平均高程值的差值小于預(yù)設(shè)閾值，則第三計算模塊工作。
【專利摘要】本發(fā)明提供了指定區(qū)域面積的應(yīng)急獲取方法和裝置，涉及攝影測量、視頻圖像處理技術(shù)領(lǐng)域。該指定區(qū)域面積的應(yīng)急獲取方法，采用全國90米分辨率的DEM數(shù)據(jù)、無人機(jī)拍攝的視頻數(shù)據(jù)及其內(nèi)、外方位元素進(jìn)行計算和分析，替代了傳統(tǒng)攝影測量技術(shù)中需要布設(shè)地面控制點(diǎn)以獲取精確外方位元素的方法，直接在視頻幀上量測面積，使得確定指定區(qū)域面積的速度得到了提高，并且所獲得的目標(biāo)區(qū)域數(shù)據(jù)是動態(tài)的視頻數(shù)據(jù)，提高了應(yīng)急指揮的直觀性、可靠性。
【IPC分類】G01B11/28
【公開號】CN105651209
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】李英成, 王鳳, 孫新博, 丁曉波, 劉沛
【申請人】中測新圖(北京)遙感技術(shù)有限責(zé)任公司
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年2月5日